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collection
specbea
Guide pratique
Les joints : règles de l’art et
dispositions constructives
pour revêtements et ouvrages
linéaires en béton de ciment
Les joints :
Guide pratique
Les joints : règles de l’art et
dispositions constructives
pour revêtements et ouvrages
linéaires en béton de ciment
Remerciements
À la mémoire de Charles PAREY† et Jean CHAUCHOT†† qui nous ont beaucoup appris et
souvent soutenu, ainsi que Daniel GROB††† et Alain DEPETRINI†††† sans qui ce document ne
serait pas ce qu’il est.
Le présent document a été établi pour le compte du syndicat des SPÉcialistes de la Chaussée en BÉton et des
Aménagements (SPECBEA) par le Groupe de Travail constitués des experts suivants :
Joseph ABDO / CIMbéton
Jean Maurice BALAY / IFSTTAR
Yves CHARONNAT / SPECBEA
Edwin CONSTANS / SOCOTRAS
Alain DEPETRINI / SPECBEA
Frédéric GRATESSOLLE / EIFFAGE TP Béton à plat
Daniel GROB / SPECBEA
Cyril HENRI / PROFIL 06
Gilles LAURENT / SPECBEA
Jean-Pierre MARCHAND / Route et Conseil
Jean-Louis NISSOUX / SPECBEA, animateur
Jean-Marc POTIER / SNBPE
Ludovic BAROIN / VIABéton Consult
Serge LE CUNFF / STAC-DGAC
Florence PERO / SPECBEA
ont été associés à la mise au point finale.
Saint Tropez - Villa Anthemis – mars 2014
†
1933- 2005, Directeur adjoint du LCPC (1972-1982), Directeur du SERT, Service des Etudes, de la Recherche et de la Technologie
(1982-1988), Directeur Technique puis Directeur Général Adjoint de SCETAUROUTE (1988-1999),
††
1926 - 2013, Directeur de Gailledrat, 1990-1995, ancien Président du SPECBEA,
†††
1951- 2013, Directeur de Gailledrat, 1995-2000, ancien Président du SPECBEA,
††††
1943 - 2014, Ingénieur Civil des Ponts et Chaussées 1966, de 1968 à 1997, diverses responsabilités chez SOLETANCHE,
BOUYGUES et CHANTIERS MODERNES, Secrétaire général de 1997 à 2011 du SPECBEA.
AVANT PROPOS
1. Résumé
Le SPECBEA a considéré qu’il n’existait pas en
France d’ouvrage récent, regroupant les
informations à la fois « pratiques » et
« scientifiques » sur le besoin, la conception et le
dimensionnement, la réalisation, le matériel et les
matériaux des joints de chaussées et plus
généralement des ouvrages linéaires en béton de
ciment. Bien sûr, tous les ouvrages descriptifs ou
règlementaires concernant les routes ou les pistes
en béton de ciment, de certains de leurs usages
particuliers tels que ronds-points, abordent de
façon plus ou moins détaillée, des joints de ces
ouvrages.
Il est utile de disposer d’un document unique,
traitant de façon aussi complète que possible des
joints de tous les revêtements ou ouvrages linéaires
en béton, c’est-à-dire, de tous les ouvrages de
section constante, réalisés soit manuellement ou
mécaniquement entre coffrages fixes, soit en une
ou plusieurs passes d’une machine assurant
simultanément la densification, le moulage puis
quasi instantanément, le démoulage du béton de
ciment.
L’ouvrage « les joints : règles de l’art et dispositions
constructives », rappelle :
• les différents types d’ouvrages concernés :
bordures, caniveaux, glissières, fils d’eau,
canaux d’évacuation ou d’irrigation, etc.
• les différents type de chaussées en béton : en
dalles goujonnées ou non, en BAC, en béton
armé à dalles longues, les pistes et voies de
circulation aéroportuaires, les supports de voies
ferrées (tramway, trains, bus guidés, …), etc. et
leur utilisations principales : rues, routes, places,
trottoirs, etc.
• les différentes sollicitations de ces ouvrages
(trafics et charges).
Il traite notamment :
• de la nécessité de localiser les discontinuités
induites par les retraits du béton de ciment,
• de la nécessité des joints de construction (fin
d’ouvrage, arrêt de fin de journée, de fin de
semaine, passage d’ouvrage d’art, etc.),
• de l’éventualité de joints dans les fondations de
chaussées en béton,
• de la conception et de l’exécution des joints et
autres discontinuités des chaussées en béton de
Les joints : règles de l’art et dispositions constructives
ciment à destination routière, aéroportuaire,
zone de manutention et stockage portuaire,
voie de tramway, et plus généralement tout
ouvrage en béton linéaire coulé en place.
Enfin l’ouvrage propose des solutions techniques
pouvant être transposées en prescriptions
contractuelles dans le cadre de consultations des
entreprises ou des réponses de celles-ci.
L’ouvrage est destiné :
• aux entreprises (chef de chantier et conducteur
de travaux notamment),
• aux bureaux d’études (publics et privés),
• à la maîtrise d’œuvre et à la maîtrise d’ouvrage
(publique ou privée).
Toulon - Hôpital St Anne
2. Objectifs du document
L’objectif du présent document est de décrire la
conception et l’exécution des joints et autres
discontinuités des chaussées en béton de ciment à
destination routière, aéroportuaire, zone de
manutention et stockage portuaire, voie de
tramway, et plus généralement tout ouvrage en
béton linéaire coulé en place, manuellement ou
mécaniquement.
Ce document intéresse principalement les
personnes responsables de l’exécution des travaux
sur le terrain, voire les exécutants ; il intéresse aussi
les personnes responsables de la définition des
travaux, des choix techniques et de l’évaluation des
coûts. Ce document se veut prioritairement à
destination des entreprises (chef de chantier,
conducteur de travaux), mais aussi des bureaux
d’études (publics et privés), et de la maîtrise
d’œuvre.
5
AVANT PROPOS
Ce document essaye de proposer des solutions
techniques pouvant être transposées en
prescriptions contractuelles.
Les ouvrages d’art dont il est question ici sont les
revêtements ou ouvrages linéaires en béton y
compris les giratoires : routes, rues, mais aussi
places, bordures, caniveaux, etc. Il s’agit de tous les
ouvrages de section constante même si cette
section peut changer de place en place, réalisés
manuellement ou mécaniquement entre coffrages
fixes, ou en une ou plusieurs passes d’une machine
assurant simultanément la densification, le moulage
puis quasi instantanément, le démoulage du béton
de ciment. Le document ne traite pas des
revêtements en matériaux traités aux liants
hydrauliques compactés cependant l’exécution de
joints dans ce type de revêtement peut se référer
aux prescriptions du présent document.
Les principaux types de joints selon leur
positionnement sont les suivants (Figure 1):
- perpendiculairement au sens du trafic on trouve
les joints transversaux. Ils peuvent être de
retrait, de construction, ou de dilatation.
- parallèlement au sens du coulage du béton,
généralement le sens du trafic, on trouve les
joints longitudinaux. Ils peuvent être de retrait,
de construction ou de dilatation.
Toutes les variantes de ces joints selon la
destination du revêtement sont aussi examinées.
Figure 1- Différents types de joints
Attention, il s’agit d’un schéma de principe ; il est indispensable de consulter les fiches spécialisées notamment en ce
qui concerne les joints transversaux des giratoires
___________
joint de construction (Chapitre 4), ______ joint longitudinal de retrait* (Chapitre 3.II),
______
joint transversal de retrait* (Chapitre 3.I), _____ joint de dilatation (Chapitre 5)
* par rapport au sens de mise en œuvre
6
SOMMAIRE
AVANT PROPOS .......................................................................................................5
1.
RESUME .........................................................................................................5
2.
OBJECTIFS DU DOCUMENT .............................................................................5
CHAPITRE 1. POURQUOI DES JOINTS ? ................................................................. 10
CHAPITRE 2. CALEPINAGE..................................................................................... 11
2.I.
POURQUOI DOIT-ON OPTIMISER LES DIMENSIONS ET LA FORME DES
DALLES NON ARMEES ? ................................................................................ 11
2.I.1.
2.I.2.
2.I.3.
2.II.
Pourquoi moins de 25 fois l’épaisseur ?.................................................................. 11
Pourquoi plus de 1,5 m ? ......................................................................................... 11
Pourquoi éviter les angles aigus ? ........................................................................... 11
CALEPINAGE - REGLES PRATIQUES ................................................................ 12
CHAPITRE 3. JOINTS DE RETRAIT .......................................................................... 13
3.I.
JOINTS TRANSVERSAUX................................................................................ 13
3.I.1.
Types de joints......................................................................................................... 13
3.I.1.1 Joints de retrait sciés non goujonnés
3.I.1.2 Joints de retrait sciés goujonnés
3.I.1.3 Joints de retrait moulés dans le béton frais
3.I.2.
Aspects techniques.................................................................................................. 17
3.I.2.1 Le sciage : matériel, période d’intervention, etc. création de l’amorce de
fissuration sciée
3.I.2.2 Implantation géométrique des joints
3.I.2.3 Garnissage des joints : produits, matériel, etc.
3.I.2.4 Goujon : nature, forme, protection, mise en place, etc.
3.I.2.5 Choix de la section du produit d’étanchéité des joints de retrait
3.I.3.
17
18
19
20
21
Autres ouvrages ...................................................................................................... 22
3.I.3.1 Glissières de sécurité
3.I.3.2 Bordures, fil d’eau, caniveau à fente, etc.
3.II.
14
15
16
22
23
JOINTS LONGITUDINAUX .............................................................................. 24
3.II.1. Types de joints......................................................................................................... 24
3.II.1.1 Joints longitudinaux sciés
3.II.1.2 Joints longitudinaux moulés dans le béton frais
24
25
3.II.2. Aspects techniques.................................................................................................. 26
3.II.2.1 Le sciage : matériel, période d’intervention, etc.
26
CHAPITRE 4. JOINTS DE CONSTRUCTION .............................................................. 27
4.I.
INTRODUCTION ............................................................................................ 27
4.II.
4.II.1. Joints de fin de journée de chaussées en dalles avec ou sans goujons .................. 28
4.II.2. Joints de BAC coffrés ............................................................................................... 29
4.II.3. Joints de BAC en béton retardé............................................................................... 30
4.III. JOINTS LONGITUDINAUX .............................................................................. 31
4.III.1. Entre deux chaussées en dalles ............................................................................... 31
4.III.2. Entre deux chaussées de structures différentes (béton/béton ou
béton/enrobé) ................................................................................................................ 32
7
SOMMAIRE
CHAPITRE 5. JOINTS DE DILATATION .................................................................... 33
5.I.
5.I.1.
5.I.2.
Joints de dilatation transversaux ............................................................................ 33
Joints d’extrémité de BAC, joint de dilatation......................................................... 34
5.I.2.1 Réduction du déplacement de l’extrémité (culée d’ancrage, Figure 59)
5.I.2.2 Joints de chaussée à très fort souffle
5.I.2.3 Répartition sur plusieurs joints
5.I.3.
5.I.4.
5.II.
35
36
37
Raccordement avec des structures souples bitumineuses ou semi-rigides............ 38
Raccordement de deux structures en béton ........................................................... 39
TRAITEMENT DES EMERGENCES ................................................................... 40
CHAPITRE 6. ADAPTATION AUX DIFFÉRENTS OUVRAGES ..................................... 42
6.I.
INTRODUCTION ............................................................................................ 42
6.II.
VOIES INTERURBAINES ET VOIES PRINCIPALES URBAINES ............................ 43
6.II.1.
6.II.2.
6.II.3.
6.II.4.
6.II.5.
Carrefours giratoires ............................................................................................... 43
Carrefours et raccordements à des structures différentes ..................................... 44
Entrées/sorties ........................................................................................................ 45
Joint longitudinal entre chaussée et bordure ou barrière de sécurité ................... 46
Béton de ciment mince collé (BCMC) ...................................................................... 47
6.III. VOIRIES SECONDAIRES ET TERTIAIRES URBAINES ......................................... 48
6.III.1. Joint longitudinal entre chaussée et bordures de trottoir ...................................... 48
6.III.2. Joint longitudinal entre chaussée et fil d’eau ......................................................... 49
6.III.3. Joints décoratifs ou architecturaux ......................................................................... 49
6.IV. REVETEMENTS AEROPORTUAIRES ................................................................ 50
6.IV.1. Pistes, voies de circulation, parking, etc. ................................................................ 50
6.IV.2. Balisage lumineux encastrés ................................................................................... 51
6.V. VOIES DE TRAMWAY ET VOIES FERREES EN GENERAL................................... 52
6.VI. AIRES DE STOCKAGES MULTIMODALES ET PORTUAIRES ............................... 53
CHAPITRE 7. JOINTS RESULTANT D’OPERATION D’ENTRETIEN OU DE
TRAVAUX DIVERS ......................................................................................... 54
7.I.
INTRODUCTION ............................................................................................ 54
7.II.
RECONSTRUCTION PARTIELLE DE DALLE ....................................................... 55
7.III. TRANCHEES DANS DES REVETEMENTS EN BETON DE CIMENT ...................... 56
CHAPITRE 8. PARTICULARITES DES OUVRAGES EN BETON DE CIMENT ................. 57
8.I.
COMMENT EXPLIQUE-T-ON L’APPARITION SYSTEMATIQUE DE
FISSURES ?.................................................................................................... 57
8.I.1. Le retrait endogène, irréversible et permanent ..................................................... 57
8.I.2. Les dilatations (ou retraits) thermiques et/ou hygrométriques réversibles
et intermittents .............................................................................................................. 58
8.II.
QUELS SONT LES OBSTACLES AU RETRAIT LIBRE, A LA DIMINUTION
DES DIMENSIONS DE L’OUVRAGE ? .............................................................. 58
8.III. AUTRE FAÇON DE MAITRISER LES CONSEQUENCES DES RETRAITS : LE
BETON ARME CONTINU ................................................................................ 60
8
SOMMAIRE
8.IV. POURQUOI DOIT-ON OPTIMISER LES DIMENSIONS ET LA FORME DES
DALLES NON ARMEES ? ................................................................................ 61
8.IV.1. Pourquoi moins de 25 fois l’épaisseur ?.................................................................. 62
8.IV.2. Pourquoi plus de 1,5 m ? ......................................................................................... 63
8.IV.3. Pourquoi éviter les angles aigus ? ........................................................................... 63
8.V. POURQUOI DES JOINTS DE CONSTRUCTION ?............................................... 63
8.VI. FAUT-IL DES JOINTS POUR TOUS LES OUVRAGES ? ....................................... 63
8.VII. QUELLES SONT LES SOLLICITATIONS DES OUVRAGES CIRCULES ? ................. 64
8.VIII. FAUT-IL DES JOINTS DANS LES FONDATIONS EN MATERIAUX TRAITES
AUX LIANTS HYDRAULIQUES ? ...................................................................... 66
8.IX. PARTICULARITES DES JOINTS DE RETRAIT ..................................................... 66
8.IX.1. Réalisation de l’amorce de fissuration .................................................................... 66
8.IX.1.1 Moulage des joints
8.IX.1.2 Sciage des joints
66
67
8.IX.2. Fonctionnement des joints au passage des charges ............................................... 68
8.IX.2.1
8.IX.2.2
8.IX.2.3
8.IX.2.4
8.IX.2.5
8.IX.2.6
Transfert de charge
Engrènement des granulats
Dispositifs d’amélioration du transfert de charge
Joints de retrait-flexion inclinés
Intervalle variable entre joints de retrait-flexion
Fondations traitées
69
70
71
72
73
74
8.IX.3. Cas particulier des joints longitudinaux - Transfert de charge................................ 75
8.IX.3.1 Joints longitudinaux avec goujons
8.IX.3.2 Joints longitudinaux conjugués avec fers de liaison
76
77
8.IX.4. Choix des « clefs » des joints longitudinaux conjugués en fonction des
propriétés rhéologiques du béton frais.......................................................................... 78
8.IX.4.1
8.IX.4.2
8.IX.4.3
8.IX.4.4
8.IX.4.5
Facilité et qualité d’exécution des « clefs » et moulabilité du béton
Granulats
Adjuvants
Vibreurs internes
Conclusion
78
79
80
80
80
BIBLIOGRAPHIE ....................................................................................................... 81
GLOSSAIRE…………... ................................................................................................ 82
INDEX…………... ....................................................................................................... 88
Bordure en béton de ciment – Type d’ouvrage traité dans ce guide
9
Chapitre 1.
POURQUOI DES JOINTS ?
Tous ces revêtements ou ouvrages linéaires en
béton, les chaussées notamment, ont une forme en
plan limitée par des bords qui constituent de fait
des joints entre le béton de ciment et les abords de
l’ouvrage. Lorsque la surface de l’ouvrage (sa
longueur et/ou sa largeur) est importante, les
propriétés du béton de ciment et du support de
l’ouvrage, entrainent dès la construction et pendant
des mois voire des années, l’apparition de
discontinuités, de fissures, qui le divisent en dalles
irrégulières d’environ 20 à 25 m2 pour les
épaisseurs les plus courantes des ouvrages traités
ici (Figure 2).
Il y a quatre raisons à la réalisation systématique
des joints sur les revêtements en béton destinés à
être circulés par des charges généralement
agressives :
1. localiser et maîtriser la fissuration induite par
les retraits du béton de ciment (hydratation du
ciment et surtout thermique et hygrométrique)
empêchés par le frottement sur le support ;
2. réduire les épaufrures de surface au passage de
charges en rendant la surface de la fissure
orthogonale à la surface de roulement à son
voisinage ;
3. faciliter la mise en place et l’entretien d’une
étanchéité de surface des revêtements ainsi
construits ;
4. assurer le transfert de charge entre les dalles ou
la dilatation de la chaussée (cas du BAC
notamment).
En l’absence de circulation lourde (voies piétonnes
ou cyclables, trottoirs non circulés, etc.), on peut ne
pas faire de joints : il faut pour cela que le maître
d’ouvrage et les utilisateurs soient prêts à accepter
une fissuration irrégulière et que le support soit
adapté à l’absence d’étanchéité : il doit être
insensible à l’eau (sous nos climats humides) ou
être particulièrement drainant (béton drainant,
graves très creuses, etc.). Il faut surtout, l’eau de
ruissellement n’étant pas captée en surface, qu’elle
soit recueillie sous la structure et évacuée
conformément aux obligations de la Loi n°83-630
du 12 juillet 1983 relative à la démocratisation des
enquêtes publiques et à la protection de
l'environnement, dite Loi BOUCHARDEAU (2).
Figure 2- Fissuration "naturelle" d'un revêtement en béton de ciment sans joint ; extrait de (1)
10
Chapitre 2.
CALEPINAGE
Le calepinage est l’opération qui consiste à
déterminer l’emplacement de tous les joints de
l’ouvrage en béton que l’on va réaliser ; il s’agit
d’optimiser les dimensions et la forme des dalles
surtout lorsqu’elles ne sont pas armées, ce qui est
le cas le plus fréquent des ouvrages visés par le
présent document.
2.I. Pourquoi doit-on optimiser les
dimensions et la forme des
dalles non armées ?
L’expérience et la pratique des revêtements et
ouvrages linéaires en béton a permis de fixer les
règles principales suivantes :
• espacement maximum des joints  25 fois
l’épaisseur de la dalle (soit par exemple 3 m
pour une dalle de 12 cm, 5 m pour une dalle de
25 cm) ;
• espacement minimum des joints : 1,5 m ;
• angles de coins de dalle  75°.
2.I.1.
Pourquoi moins de 25 fois
l’épaisseur ?
Comme expliqué en 8.IV.1, les variations de
température de l’air ambiant, des différentes
couches de chaussée et du massif support,
conduisent à des déformations des dalles : lorsque
le haut est plus chaud que le bas, gradient dit
« positif », la dalle se déforme, elle devient
convexe ; vice-versa, gradient dit « négatif », elle
devient concave.
Dans le cas où le haut de la dalle est comprimé et le
bas tendu (gradient positif), au passage d’une
charge, la tension qu’elle provoque en bas de
couche s’ajoute à la tension due au gradient positif.
Cette tension est proportionnelle à l’intensité du
gradient mais dépend aussi des dimensions de la
dalle relativement à son épaisseur.
Il a été défini une « longueur critique » de dalle audelà de laquelle des fissures systématiques
apparaissent au passage répété des charges lourdes
(3).
Pour protéger le revêtement de l’effet négatif du
passage des charges lourdes lorsque le gradient
thermique est fortement positif (journées très
ensoleillées), il est préférable que la longueur des
dalles soit inférieure à cette longueur critique. Les
calculs de longueur critique réalisés pour des
gradients fréquents, les bétons utilisés et les
épaisseurs courantes en France, conduisent à des
valeurs de 20 à 40 fois l’épaisseur ; un compromis a
été trouvé pour fixer la règle à 25.
2.I.2.
Pourquoi plus de 1,5 m ?
On considère qu’une dalle dont la longueur
(dimension parallèle à l’axe de la chaussée) serait
inférieure à 1,5 m et dont la largeur est celle de la
voie (3,5 à 4 m) ne fonctionnerait plus en dalle mais
en poutre, et ne résisterait plus assez au passage
des
charges
lourdes
en
se
rompant
longitudinalement.
2.I.3.
Pourquoi éviter les angles aigus ?
Comme indiqué plus haut, les gradients thermiques
négatifs sont nettement moins dangereux que les
positifs à l’exception notable des bords de dalles : la
dalle devenant concave, les bords se relèvent et
une partie de la dalle fonctionne en « console ».
Cette situation se produit aux bords libres (limites
latérales du revêtement) et aux joints transversaux
dont le transfert de charge est faible. Le coin de
dalle augmente la sensibilité aux gradients négatifs :
la section résistante est la diagonale sous la charge ;
cette section est d’autant plus faible que l’angle est
aigu (Figure 3).
Figure 3- La section tendue sous la charge est plus
faible en bas dans l’angle aigu de la dalle en "losange"
L’ > L donc
S’=L’ x e > S=L x e
e = épaisseur de la dalle, L et L’ longueur de la section sous la
charge, S et S’ section sous la charge
11
CALEPINAGE
2.II. Calepinage - Règles pratiques
Le calepinage désigne l’opération qui consiste à établir le
plan des joints du revêtement à construire, tant dans les
zones courantes que dans les zones particulières : abord
d’ouvrage particulier, présence d’émergences (voir 2.II),
carrefours (Figure 4), intersections (Figure 5), etc.
Idéalement le choix de l’emplacement de ces émergences
dès le projet de construction devrait être coordonné avec le
calepinage des futurs joints.
Ce plan devra tenir compte des règles suivantes :
– espacement maximum des joints  25 fois l’épaisseur
de la dalle (soit par exemple 3 m pour une dalle de 12
cm, 5 m pour une dalle de 25 cm) ;
– espacement minimum des joints : 1,5 m ;
– angles de coins de dalle  75°.
En perpendiculaire au sens du trafic on trouve les joints
transversaux. Ils peuvent être de retrait flexion, de
construction, ou de dilatation.
En parallèle au sens du coulage du béton, généralement le
sens du trafic, on trouve les joints longitudinaux. Ils peuvent
être de retrait flexion, de construction ou de dilatation.
En chaussée routière, il n’y a, en principe, pas de joints de
dilatation, en raison des retraits les plus courants des bétons
routiers, des périodes de réalisation des chaussées, et des
conditions climatiques françaises.
Les joints transversaux sont à priori perpendiculaires à l’axe
de la chaussée, sauf pour chaussée à trafic lourd ou ils sont
inclinés à 15° et en présence d’ouvrage (passage inférieur,
viaduc) où l’inclinaison dépendra de l’ouvrage.
La plus grande dimension des dalles ne doit en principe pas
dépasser 25 x l’épaisseur. Pour des dalles carrées, on peut
augmenter le ratio jusqu'à 30. Pour des chaussées
spécifiques (tunnel, canal, station-service…), il faut ramener
le ratio à 20. Néanmoins, la plus grande longueur de dalle ne
doit pas dépasser 7,50 m.
Au droit des joints longitudinaux de retrait, les joints
transversaux ne doivent pas être en décalage (continuité du
joint d’une dalle à l’autre). Si un tel décalage est nécessaire,
il faut réaliser un joint longitudinal de construction.
Les joints longitudinaux ne doivent pas se trouver sous une
bande de roulage des véhicules ni si possible sous la future
signalisation horizontale.
Les ouvrages fixes (caniveaux, regards…) seront
obligatoirement entourés de joint de dilatation, et les joints
qui se seraient trouvés au plus proche, seront déplacés pour
coïncider avec ces ouvrages.
Enfin, le calepinage tiendra compte de passages canalisés de
charges particulières par leur agressivité (poids, nature des
bandages, etc.) en évitant de placer des joints longitudinaux
12
Figure 4- Exemple d’un calepinage des joints d’un
carrefour à niveau entre deux chaussées en béton
de ciment ; extrait de (5).
Figure 5- Exemple d’un calepinage des joints d’une
insertion d'une chaussée en béton sur une autre
chaussée en béton ; extrait de (5).
notamment, sous ou au voisinage de ces charges :
aéroport (voir 6.IV), plates-formes multimodales
(voir 6.VI).
Pour les chaussées circulaires des giratoires, les
dalles ayant une forme trapézoïdale, la préparation
du plan de calepinage est une opération
essentielle. Ces règles sont indiquées en 6.II.1.
Chapitre 3.
JOINTS DE RETRAIT
3.I. Joints transversaux
3.I.1.
Types de joints
Domaine d'emploi
Tous les revêtements en béton de ciment présentent
une fissuration naturelle dite de retrait thermique qui
va se produire quelques heures après la mise en
œuvre du béton et qui va évoluer pendant la durée
de vie de la chaussée.
Il faut maîtriser cette fissuration et éviter des
ruptures anarchiques préjudiciables au bon
fonctionnement de la chaussée. Dans ce but on
localise les fissures à des endroits choisis en créant
une réduction de section, une amorce de rupture
appelée joint. Cette entaille est réalisée par sciage ou
par moulage, ou en introduisant dans le béton frais
un dispositif physique.
La création de joint va permettre en le colmatant
d’assurer son étanchéité et son entretien ultérieur.
Notons que pour les chaussées en béton armé
continu (BAC), ce sont les aciers placés dans la dalle
qui maintiennent fermées la microfissuration qui se
produit lors de la prise du béton. Dans ce cas la
fissuration n’est pas localisée comme dans le cas des
chaussées en dalles.
Selon le trafic poids lourds supporté par la chaussée
(en PL par jour et par sens de circulation), plusieurs
procédés sont envisageables.
- Joint moulé ou interposition de dispositif
physique dans le béton frais, pour des voies
piétonnes, zone de stationnement de véhicules
légers, voirie agricole et voie de lotissement. Ceci
n’exclue pas l’utilisation de joints sciés ;
- Joint de retrait scié mais non goujonné, dès qu’il y
a circulation notable de poids lourds (5 à 10) et
jusqu’à 300 PL/jour ;
- Joint de retrait scié et goujonné à partir de
300 PL/jour.
Les fiches 3.I.1.1, 3.I.1.2 et 3.I.1.3 ci-après décrivent
les procédés de réalisation des différents joints, les
matériaux à utiliser et l’entretien à réaliser.
Références
• Norme NF P 98-170 Chaussée en béton de ciment (4)
• Guide technique chaussée en béton SETRA-LCPC (5)
Crau - SCEA Les Mesclances
13
JOINTS DE RETRAIT
3.I.1.1
Joints de retrait sciés non goujonnés
Réalisation, Méthodologie d'exécution (Figure 7)
Implantation
Trafic < 300 PL/J : perpendiculaire à l'axe
Trafic > 300 PL/J : en biais de 15° / axe (Figure 8)
Sciage
Largeur : 5 mm (3 mm avec des lames spéciales)
Profondeur : de 1/5 de l’épaisseur (granulats calcaires) à 1/4 de
l’épaisseur (granulats siliceux), jusqu’à 1/3 sur joints goujonnés
Élargissement pour garnissage
Largeur : 10 mm
Chanfrein : 5 x 5
Nettoyage avant garnissage
À l’eau sous pression pour éliminer la laitance du sciage et les corps
étranger
À sec pour dépoussiérer
Garnissage
Peut-être omis pour quelques PL/jour
Mise en place d’un fond de joint rond adapté à la largeur du logement
Application d’un primaire d’accrochage sur la partie intérieure de la
gorge du joint si la fiche technique du produit le recommande
Application du produit de garnissage en respectant les épaisseurs
prescrites par les fabricants
Les moyens
Rendement
500 ml environ/jour/pour 2 scies mono-lame classique et une équipe
de 3 personnes
Temps de remise en service
Produit à chaud : ½ heure
Produit à froid : 4 heures à température ambiante de 20 °C
Produits (marques déposées par leurs propriétaires respectifs)
Produit à chaud pour les domaines routiers : Accoplast VSK,
Flexochape, Compojoint JF, Sedrafer 1401 (liste non exhaustive)
Produit à froid pour les domaines sensibles aux agressions chimiques
(aéroports, canaux, stations-service) : Accoplast USB, Resimast 200,
Colpor 200 PF, Saba Sealer Feld (liste non exhaustive)
Matériel
Scie à sol thermique (Figure 6)
Fondoir à bain d’huile pour produit à chaud
Répandeuse pour produit à froid
Entretien
Tous les 6 à 10 ans selon le trafic
Dégarnissage des restants de l’ancien joint avec un soc de
dégarnissage adapté sur un tracteur (Figure 9)
Sciage des bords pour nettoyer le béton du produit antérieur
Nettoyage à sec par brossage métallique
Mise en place d’un fond de joint rond adapté à la largeur
Application d’un primaire d’accrochage sur la partie intérieure de la
gorge du joint
Application du produit de garnissage en respectant les épaisseurs
prescrites par les fabricants
Références
• Norme NF EN 14188-2 produits de colmatage à froid (6)
• Norme NF EN 14188-1 produits de colmatage à chaud (7)
14
Figure 6- Sciage d’un joint transversal
Figure 7- Étapes de la création d'un joint :
a- amorce de fissuration, largeur 5 mm
b- fissure provoquée et localisée par l’amorce
c- élargissement à 10 mm, constituant le logement du
produit d’étanchéité
d- logement chanfreiné à 45°,
e- fond de joint et produit d’étanchéité
Figure 8- Joints inclinés de 15° ; dans le cas de
chaussées monovoies à sens unique, les joints sont
sciés perpendiculairement à l’axe de la voie
Figure 9- Tracteur avec soc pour dégarnissage de
joints
JOINTS DE RETRAIT
3.I.1.2
Joints de retrait sciés goujonnés
Domaine d'emploi
À partir d’un trafic supérieur à 300 poids lourds/J/sens (milieu de classe
T1).
Méthodologie d’exécution
Sciage et garnissage au droit des goujons selon fiche 3.I.1.1.
Les goujons sont placés horizontalement, dans le sens longitudinal de la
voie parallèlement à l’axe de la chaussée, et situé à mi épaisseur de la
couche de béton.
Les dimensions des barres et leur diamètre sont fixés dans la norme
NF P98-170 à l’annexe C et rappelés ci-après :
Épaisseur de
Diamètre des
Longueur des Espacement des
la dalle en cm goujons en cm goujons en cm goujons en cm
13 à 15
2
40
24
16 à 20
2,5
45
30
21à 28
3
45
30
29 à 40
4
50
40
Figure 10- Premier exemple de panier à
goujons, qui est fixé sur la fondation
Qualité des aciers, résistance en traction > 250 MPa (cf. NF EN 13877-3).
D’autres matériaux que l’acier sont utilisés dans certains cas
particuliers : boucle de comptage, conditions climatiques sévères, etc.
Goujons revêtus au moins sur la moitié de leur longueur par un film
bitumineux ou plastique.
Les moyens
Les goujons sont disposés sur un support métallique appelé panier (fer
HA8 minimum), et fixés par ligaturage sur le support manufacturé en
usine ou sur le chantier. Les paniers (Figure 10, Figure 11) sont
immobilisés sur la couche support par des tas de béton frais ou fixés par
cloutage lorsque le support le permet.
Pour permettre l’alimentation frontale de la machine à coffrage glissant
(MCG), les paniers sont posés à l’avancement après déchargement des
camions et avant passage de la MCG.
On peut aussi utiliser un alimentateur latéral de béton et poser les
paniers à l’avance.
Dans les deux cas, il faut éviter que les paniers puissent se déformer ou
se déplacer au passage de la machine, détruisant ainsi le parallélisme
des goujons avec la surface et l’axe du revêtement : résultat un joint
« bloqué » qui se doublera probablement d’une fissure.
Enfin il existe des machines fixées à l’arrière de la table de la MCG,
permettant la mise en place des goujons avec une légère vibration du
béton frais (Figure 12).
Figure 11- Second exemple de panier à
goujons, qui est fixé sur la fondation
Entre le premier et le deuxième goujon de
chaque panier (photo du bas), on distingue les
barres de renfort qui permettent le transport et
la mise en place des paniers. Sur la photo
inférieure, ces barres longitudinales au niveau
des goujons doivent être coupées juste avant le
passage du béton devant la MCG, pour éviter
qu’elles bloquent la fissuration ce qui n’est pas
le cas des barres des paniers de la photo du haut
qui se trouvent au niveau de l’interface
revêtement/fondation.
Réalisation du sciage et produits de colmatage des joints
Idem fiche 3.I.1.1; utilisation exclusive de produits à chaud conformes à
la norme NF EN 14188-1.
Entretien
Identique à la fiche 3.I.1.1.
Références
•
•
•
•
Norme NF P 98-170 Chaussée en béton de ciment (4)
Norme NF EN 13877-3 Chaussées en béton - Partie 3 : spécifications
relatives aux goujons (7)
Norme NF EN 14188-1 Produits de colmatage à chaud (8)
Guide technique chaussée en béton SETRA-LCPC (5)
Figure 12- Dispositif à l'arrière de la MCG
pour introduire les goujons dans le béton
frais
On voit à gauche le rouleau de mortier poussé
par une lisseuse dont le rôle est d’effacer les
traces de l’insertion.
15
JOINTS DE RETRAIT
3.I.1.3
Joints de retrait moulés dans le béton frais
Domaine d'emploi
Espace non circulé ou peu circulé (1 PL/j en moyenne)
type trottoir, piste cyclable, parking pour véhicules
légers, voirie de lotissement à faible trafic ou agricole.
L’avantage est le (très) faible coût et l’inconvénient
principal, un uni médiocre limitant son emploi aux très
très faibles trafics.
Fonction du joint (rappel)
Localiser la fissuration de retrait hydraulique du béton.
Description du joint
Le joint généralement en plastique, possède une
languette qui est détachée après mise en œuvre dans le
béton frais. Sa largeur est de l'ordre de 5 mm et sa
hauteur de l'ordre de 40 mm (Figure 14).
Figure 13- Réalisation d'un joint moulé dans le béton
frais
Méthodologie d'exécution
Dès que le béton frais est réglé et taloché, le joint est
introduit jusqu'à la languette et le béton est à nouveau
taloché sur le joint (Figure 13). Le béton peut alors être
terminé par l'enduit de cure ou le désactivant selon
l'aspect de surface recherché. Dans le cas où le profilé
comporte une languette supérieure détachable, elle est
retirée une fois le béton durci : son empreinte forme le
logement du produit d’étanchéité.
Les joints sont mis en place selon le calepinage préétabli
et les règles définies en 2.II.
Matériaux
Joint plastique en barre de 2 m ou plus. Le matériau se
coupe aisément à l'égoïne ou la scie à métaux. Notons
que pour des raisons architecturales, ce type de joint
peut être remplacé par une languette en bois
imputrescible ou par des pavés.
Précautions particulières
Le calepinage doit être précis et réfléchi avant le début
de la mise en œuvre du béton (voir 2.II). Les joints sont
perpendiculaires à l'axe de la chaussée.
Figure 14- Profilé en PVC pour réaliser un joint
moulé. En haut, sans réserve pour produit
d’étanchéité ; en bas, avec
Entretien
Ce type de joint ne s'entretient pas. S'il est trop dégradé
et que l'étanchéité ou la pérennité de la chaussée n'est
plus assurée, le remplacement se fait en sciant au droit
du joint sur la largeur et sa profondeur pour l'extraire et
de réaliser un joint traditionnel avec produit de
colmatage conforme à la fiche 3.I.2.3.
Références
Voirie et aménagement urbain en béton, Cimbéton (9)
16
JOINTS DE RETRAIT
3.I.2.
Aspects techniques
3.I.2.1
Le sciage : matériel, période d’intervention, etc.
création de l’amorce de fissuration sciée
a) Implantation
Les points de marquage sont implantés de part et d’autre
de la dalle béton. Cette opération est en principe effectuée
par un géomètre (voir 3.I.2.2).
b) Traçage
Entre ces points, le scieur effectue le tracé du joint à la
surface de la dalle, et à la peinture (voir 3.I.2.2).
c) Sciage
C’est une opération importante et complexe dans la
réalisation des structures en dalle béton. Suivant les
différents paramètres, comme météo, nature des agrégats,
qualité et dosage du ciment, mode de bétonnage…, le
scieur appréciera le moment opportun de sciage, ni trop tôt
pour ne pas épaufrer le béton, ni trop tard pour ne pas
risquer la fissuration anarchique de la dalle béton. En
principe cette opération se situe entre 6 et 36 heures après
le bétonnage. Il s’avère donc souvent nécessaire que cette
opération se fasse la nuit; il faut alors anticiper les
nuisances sonores que cela peut engendrer en prévenant
les riverains notamment ou en décalant les horaires de
bétonnage.
Pour assurer une bonne fissuration, l’amorce sciée doit
avoir entre 3 et 5 mm de largeur, et la profondeur doit être
comme indiqué dans les fiches précédentes. Le nombre et
la puissance des scies seront adaptés au linéaire journalier
à scier.
d) Aspiration des laitances
Pour ne pas polluer le béton frais, les laitances de sciage
seront immédiatement aspirées et évacuées, soit
directement à la source avec des scies équipées (Figure 16),
soit par aspirateur séparé.
e) Contrôle et traitement ultérieur de l’amorce
Durant la phase de durcissement du béton on observera
journellement et visuellement l’ouverture de l’amorce par
fissuration (Figure 17) ;
Après durcissement du béton, et pour permettre la
mise en place du produit de garnissage, cette amorce sera
élargie aux dimensions respectant les capacités de
dilatation du produit d’étanchéité choisi (voir 3.I.2.5), et
chanfreinée : 3 à 5 mm à 45° (Figure 18) cette opération
peut être omise sur les chaussées routières à faible trafic.
Figure 15- Sciage de l'amorce de fissuration
Le sciage doit « déboucher » de chaque côté de la dalle ;
si cela n’est pas possible (présence de bordure par
exemple) on scie au maximum possible
Figure 16- Scie équipé d'un aspirateur à laitance de
sciage
Figure 17- Fissuration sous l'amorce moulée ou
sciée
Figure 18- Chanfreinage du logement du produit
d'étanchéité
17
JOINTS DE RETRAIT
3.I.2.2
Implantation géométrique des joints
À partir des plans de calepinage d’exécution réalisés par l’entreprise et
approuvés par le maître d’ouvrage, le géomètre procède au marquage
sur le bord des dalles des futurs sciages des joints de retrait. Cette
opération s’effectue sur béton frais, à l’avancement de la machine de
mise en œuvre. À l’aide d’une pointe métallique, le départ du futur
sciage est indiqué par une faible empreinte, un rappel à la bombe de
peinture sur la tranche de la dalle permet au scieur, surtout de nuit, de
localiser cette marque. À l’aide de ces deux traces, le scieur procède à
une matérialisation de futur sciage à l’aide d’un cordeau imbibé de
peinture, quand le passage à pied sur la dalle le permet (Figure 19).
Cette opération de matérialisation préalable au sciage permet
conjointement de constater la « maturité » du béton pour d’une part
tester sa capacité à recevoir une scie sans trace et d’autre part pour
valider l’heure probable de sciage.
Concernant la localisation géométrique du marquage, deux
hypothèses :
- Soit le projet est totalement géo-référencé, auquel cas
l’implantation s’effectue en XY coordonnées Lambert, à partir du
plan de calepinage lui-même géo-référencé validé par les
bureaux de contrôle et approuvé par le maître d’ouvrage ;
- Soit l’opération est en système géométrique indépendant ; dès
lors l’implantation s’effectue en XY dans un système local, mais
toujours à partir du plan de calepinage précité.
Cette implantation s’effectue à l’aide d’un tachéomètre électronique
(Figure 20), soit avec un GPS (Figure 21), la précision requise est de
l’ordre du cm, ce qui permet de satisfaire aux tolérances de réalisation
des joints de l’ordre de ± 3 cm.
Cette opération s’effectue sur les tracés linéaires de chaussée routière
ou autoroutière. De même sur les pistes ou parkings aéroportuaires, le
procédé est le même. Toutefois, sur parkings, afin d’assurer un parfait
alignement des joints, un contrôle est assuré latéralement par une
visée à l’aide d’un théodolite sur toutes les bandes primaires ; les
joints des bandes de remplissage se raccordant, bien évidemment,
géométriquement aux joints des dalles primaires.
Parfois, lors de cette opération d’implantation, il était conjointement
demandé au géomètre de numéroter les dalles sur le béton frais à
l’aide de pochoirs, mais cette pratique se perd un peu avec la
géolocalisation.
Enfin, cette opération d’implantation de joints peut être cumulée avec
un relevé altimétrique du bord de dalle afin d’en vérifier sa conformité
avec le projet. Les nouvelles technologies de saisies géométriques,
permettant d’avoir sur la canne dotée d’un prisme, un ordinateur,
donnent la possibilité à la fois d’implanter mais aussi de contrôler la
géométrie de l’ouvrage.
À l’issue de la réalisation complète de l’ouvrage, un récolement de
chaque angle de dalle est effectué géométriquement, permettant de
confirmer l’adéquation de la réalisation avec le plan de calepinage
d’exécution approuvé.
18
Figure 19- Marquage du joint au
cordeau
Figure 20- Tachéomètre électronique
Figure 21- théodolite GPS
JOINTS DE RETRAIT
3.I.2.3
Garnissage des joints : produits, matériel, etc.
Domaine d’emploi
Étanchéité des joints des revêtements en béton de ciment coulé
en place des routes, autoroutes, piste aéroportuaires, voies de
circulation d’aéronefs, aires de stationnement ou de stockage,
aires multimodales, et plus généralement, tout ouvrage coulé en
place circulé, mais aussi devant être étanche par fonction :
caniveau, fil d’eau, etc.
Fonction
Le produit de garnissage assure une double fonction :
1. Assurer l’étanchéité aux eaux de pluie et de ruissellement ;
2. Éviter l’entrée de corps durs (gravillons essentiellement) dans
le joint lorsqu’il est ouvert par de basses températures, qui en
feraient éclater les lèvres lorsque le joint serait refermé par
de plus fortes températures, voire provoquer un flambement
de structures minces notamment.
Produits
Les types de produits de garnissage sont les suivants :
- produit bitumineux coulé à chaud : Ces produits admettent une
élongation maximale de 25%. Ils ne sont pas ou peu résistants
aux agressions chimiques (fuel, kérosène…).Ils peuvent être
utilisés dans des joints de dalles béton routières, entre des
pavées, le long des joints de rails en pose élasto-plastique, entre
béton et enrobé, et dans les fissures sur béton et enrobé.
- produit élastomère coulé à froid : Ce sont très souvent des bi
composants qui ont de bonnes caractéristiques élastiques. Ils
admettent une dilatation maximale du joint jusqu’à 35%.
Suivant leur nature ils sont résistants aux diverses agressions
chimiques. Leur utilisation est réservée aux surfaces bétonnées.
Ils s’appliquent toujours avec un primaire d’accrochage et
nécessitent le chanfreinage des lèvres de l’élargissement (Figure
7, d).
- produit profilé préformé : Ce sont des profilés élastomère
préformé qui tiennent par compression dans le logement du
joint. Ils admettent une dilatation maximale jusqu’à 30%. Ils
sont très peu résistants aux agressions chimiques et ne tolèrent
pas le contact avec les pneus. La gorge du joint doit
obligatoirement être chanfreinée. Ces profilés tenant par
compression, ils requièrent une très grande précision de la
largeur de gorge. Les points singuliers comme les croisements
de joints et les épaufrures sont très difficile à maîtriser. Leur
utilisation est réservée aux surfaces bétonnées. Ils s’appliquent
sans primaire d’accrochage, bien que certain fabricants
proposent des résines de collage.
Réalisation
Exemple de pose avec un produit coulé à chaud :
1. pose d’un fond de joint (Figure 22),
2. garnissage par injection du produit qui est réchauffé dans
un fondoir (Figure 23, Figure 24).
Figure 22- Pose du fond de joint
Figure 23-Garnissage d’un joint
Figure 24- Garnissage d’un joint (détail)
19
JOINTS DE RETRAIT
3.I.2.4
Goujon : nature, forme, protection, mise en place, etc.
Domaine d’emploi
Amélioration du transfert de charge aux joints des revêtements
en béton de ciment coulé en place des routes, autoroutes, piste
aéroportuaires, voies de circulation d’aéronefs, aires de
stationnement ou de stockage, aires multimodales, et plus
généralement, tout ouvrage coulé en place susceptible d’être
circulé par des charges lourdes (routières) ou très lourdes
(aéroportuaires, multimodales).
Caractéristiques
Les goujons doivent être conformes à la norme NF EN 13877-3.
Il s’agit de barres d’acier cylindriques et lisses, dont la
résistance à la traction est au moins 250 MPa.
Les goujons doivent être rectilignes, dépourvus de bavures,
calamine, corrosion, ou autres irrégularités pouvant les
empêcher de glisser facilement dans leurs logements ; en
particulier, les extrémités doivent être sciées et non cisaillées,
de manière à éviter toute protubérance par rapport au
diamètre nominal de la barre. Ils sont généralement livrés en
paniers métalliques qui seront posés et fixés devant l’atelier de
bétonnage (Figure 25).
Pour les travaux en France, les diamètres et longueurs des
goujons sont conformes à ceux indiqués en 3.I.1.2. Les
tolérances sur les diamètres sont conformes à la norme
NF EN 10060, et les tolérances sur les longueurs sont de
±10 mm.
Afin d’empêcher l’adhérence avec le béton et faciliter le
glissement, les goujons doivent être revêtus d’un mince film
bitumineux ou plastique sur au moins la moitié de leur
longueur.
Figure 25- Schémas de deux types de panier à
goujon
Protection contre la corrosion
Il s’agit le plus souvent du même film qu’indiqué
précédemment, appliqué sur toute la longueur du goujon
(Figure 26). Néanmoins, et pour des cas particuliers, bords de
mer par exemple, on peut utiliser d’autres revêtements
protecteurs pour lesquels on dispose de références locales
(galvanisation, peinture époxy), ou même réaliser les goujons
en aciers inoxydable ou autres matériaux de rigidité voisine,
résistant aux agents agressifs locaux.
Références
• Norme NF EN 13877-3 Chaussée en béton – Partie 3:
spécifications relatives aux goujons (8)
• Norme NF EN 10060 Ronds laminés à chaud - Dimensions et
tolérances sur la forme et les dimensions (10)
20
Figure 26- Exemple de goujons protégés de la
corrosion par un film de bitume (à gauche) et
un film de PVC (à droite)
JOINTS DE RETRAIT
3.I.2.5
Choix de la section du produit d’étanchéité des
joints de retrait
a) Le calepinage se fera suivant 2.II.
b) L’amorce de fissuration se fera suivant 3.I.2.1.
c) Le logement doit recevoir le produit d’étanchéité qui luimême aura comme fonction :
- d’assurer l’étanchéité aux eaux de pluie et de
ruissellement,
- d’empêcher la pénétration de substances toxiques,
- d’éviter la pénétration de corps dur qui empêchent la
libre dilatation des dalles.
Pour garder ces fonctions pérennes, il sera nécessaire de
surveiller le vieillissement de ces produits et de prévoir le cas
échéant leur remplacement.
d) Le logement est fait par sciage, sur l’amorce de fissuration
(joints de retrait flexion), ou sur le joint sec (joints de
construction), ou sur le corps de joint (joints de dilatation Figure 27). Les laitances de sciage devront être
immédiatement aspirées et évacuées.
e) Le chanfreinage des bords supérieur du logement atténue
sensiblement l’effet bord vif, qui est très sensible au roulage
des véhicules. Il est conseillé sur 3 à 5 mm de profondeur et
avec un angle de 45°.
f) Le fond de joint évite le collage du produit sur la face
inférieur du logement. Le collage sur 3 faces risque
d’entraîner un déchirement en coin du produit de garnissage.
g) Le dimensionnement du logement doit permettre la
dilatation de la dalle, ainsi que du produit de garnissage dans
la limite de sa tolérance de dilatation. Le Tableau 1 donne un
exemple de dimensions de réservoirs pour des mastics coulés
à chaud.
Figure 27- Réservoir du produit d’étanchéité
selon différents types de joints
Tableau 1 Joint de retrait-flexion - Dimensions du réservoir pour
un mastic coulé en place
Intervalle entre joints
(m)
4,5 ou moins
6
7,5
Dimension du réservoir
Largeur
Profondeur
(mm)
minimale (mm)
6
13
12
13
13
13
h) Le garnissage du logement doit se faire sur un béton
suffisamment résistant (entre 60 et 70 % de la résistance
finale) et ayant déjà rendu la majorité de son eau de gâchage,
généralement après 28 jours. Le garnissage avant 7 jours est à
proscrire.
21
JOINTS DE RETRAIT
3.I.3.
Autres ouvrages
3.I.3.1
Glissières de sécurité
Lorsqu’il est toléré l’apparition de fissures transversales,
les joints de retrait-flexion ne sont pas réalisés. On laisse
la glissière se fissurer sous l’effet du phénomène de
retrait du béton pour créer une succession d’éléments
imbriqués les uns dans les autres.
Lorsque les maîtres d’ouvrage n’acceptent pas la
présence de fissures aléatoires sur les ouvrages, pour des
raisons esthétiques ou d’environnement agressif : forte
et fréquente présence de sels de déverglaçage et de gel,
ce choix doit être exprimé dans le cahier des charges de
manière explicite. Le retrait du béton doit alors être
contrôlé et localisé ; c’est le rôle des joints de retrait.
On réalise une entaille soit dans le béton frais, soit dans
le béton durci jeune par sciage.
Exécution des joints
Dans le premier cas, le béton est découpé avec une
« scie » à main par exemple (Figure 28) et une plaque
métallique ou plastique est introduite pour empêcher un
éventuel collage des lèvres de béton frais.
Dans le second cas, cette entaille doit avoir une
profondeur comprise entre 4 et 5 cm et une épaisseur
comprise entre 3 et 5 mm. L’entaille est réalisée avec une
scie à main (Figure 29) ou une machine spéciale (Figure
30), sur tout le périmètre accessible de la glissière.
L’entaille peut dans certain cas (protection contre les
infiltrations de produit de déverglaçage notamment)
devoir être élargie à 8 mm x 20 mm et garnie avec un
produit d’étanchéité.
En aucun cas les fers longitudinaux ne sont coupés.
Les joints de retrait doivent être réalisés à intervalles
réguliers. D’usage, l’espacement entre deux joints est de
l’ordre de 3 à 5 mètres.
Il faut noter qu’un joint pratiqué dans une glissière
n’entraîne aucune discontinuité de la résistance
mécanique de l’ouvrage puisque, au droit du joint
comme au droit des fissures « naturelles », la tortuosité
de la fissure et son engrènement assurent la continuité
structurelle de l’ouvrage.
22
Figure 28- Sciage manuel du béton frais pour la
réalisation d'un joint dans une barrière de sécurité
Figure 29- Sciage du joint avec une scie à main
Figure 30- Machine spéciale pour scier les joints de
GBA
Ci-dessous, détail
JOINTS DE RETRAIT
3.I.3.2
Bordures, fil d’eau, caniveau à fente, etc.
Pour ces ouvrages et lorsqu’il est toléré l’apparition de
fissures transversales, les joints de retrait-flexion ne sont
pas réalisés. On laisse l’ouvrage se fissurer sous l’effet du
phénomène de retrait du béton pour créer une
succession d’éléments imbriqués les uns dans les autres.
Lorsque les Maîtres d’Ouvrage n’acceptent pas, pour des
raisons esthétiques la présence de fissures aléatoires sur
les ouvrages, ce choix doit être exprimé dans le cahier
des charges de manière explicite. Le retrait du béton doit
alors être contrôlé et localisé ; c’est le rôle des joints de
retrait.
Les joints de retrait sont exécutés pour contrôler le
phénomène de retrait hydraulique du béton (Figure 31).
Ils ont pour but de localiser la fissuration de manière
précise et déterminée à l’avance, et de réduire ainsi les
sollicitations dues au retrait et au gradient thermique.
Comme pour les revêtements, ils sont réalisés en créant
dans l’ouvrage une saignée ou une entaille qui
matérialise un plan de faiblesse selon lequel le béton est
amené à se fissurer sous l’action des contraintes de
traction. Cette entaille doit avoir une profondeur
comprise entre 4 et 5 cm et une épaisseur comprise
entre 3 et 5 mm.
Les joints de retrait doivent être réalisés à intervalles
réguliers. D’usage, l’espacement entre deux joints est de
l’ordre de 3 à 5 mètres (Figure 32).
Il faut noter qu’un joint pratiqué dans une bordure
n’entraîne aucune discontinuité de la résistance
mécanique de l’ouvrage puisque, sous le joint et au droit
de celui-ci, la tortuosité de la fissure et son engrènement
assurent la continuité structurelle de l’ouvrage et le
transfert des charges.
Exécution des joints
Les joints peuvent être réalisés de deux façons
distinctes : soit à la truelle sur béton frais au fur et à
mesure du coulage – c’est la méthode dite « au fer » –,
soit sur béton jeune par sciage à un moment précis de sa
prise, dans les deux cas selon un calepinage déterminé à
l’avance (Figure 33).
Figure 31- Joint de retrait/flexion dans une bordure
de trottoir
Figure 32- Joints à intervalles réguliers dans un fil
d'eau
Figure 33-Sciage d’un joint de retrait/flexion dans
une bordure de trottoir avec une scie manuelle
Références
• Extrait du guide pratique Bordures en béton extrudé,
SPECBEA, juin 2013 (11)
23
JOINTS DE RETRAIT
3.II. Joints longitudinaux
3.II.1. Types de joints
3.II.1.1 Joints longitudinaux sciés
Réalisation, méthodologie d'exécution
Implantation
Tous les revêtements en béton de ciment mis en œuvre
en plus de 6 m de large en une seule fois, ou entre
chaque voie de circulation si plus de 1 voie. Éviter
l’emplacement de la future signalisation horizontale
(Figure 34).
Sciage
Largeur : 5 mm (3 mm avec des lames spéciales)
Profondeur : de 1/5 de l’épaisseur (granulats calcaires)
à 1/4 de l’épaisseur (granulats siliceux) et 1/3 pour les
joints goujonnés
Élargissement pour garnissage
Largeur : 10 mm, Chanfrein : 5 x 5
Nettoyage avant garnissage
À l’eau sous pression pour éliminer la laitance du sciage
et les corps étranger
À sec pour dépoussiérer
Garnissage
Peut être omis pour quelques PL/jour
Mise en place d’un fond de joint rond adapté à la
largeur du logement du produit d’étanchéité
Application d’un primaire d’accrochage sur la partie
intérieure de la gorge du joint si la fiche technique du
produit le recommande
Application du produit de garnissage en respectant les
épaisseurs prescrites par les fabricants
Les moyens
Rendement
500 ml environ/jour pour une scie mono-lame
classique
Temps de remise en service
Produit à chaud : ½ heure
Produit à froid : 4 heures à température ambiante de
20 °C
Produits (marques déposées par leurs propriétaires
respectifs)
Produit à chaud pour les domaines routiers :
Accoplast VSK, Flexochape, Compojoint JF, Sedrafer
1401 (liste non exhaustive)
Produit à froid pour les domaines sensibles aux
agressions chimiques (aéroports, canaux, stationsservice) : Accoplast USB, Resimast 200, Colpor 200
PF, Saba Sealer Feld (liste non exhaustive)
24
Figure 34- Exemple d’implantation des joints
longitudinaux en France sur chaussée unidirectionnelle
Matériel
Scie à sol thermique
Fondoir à bain d’huile pour produit à chaud
Répandeuse pour produit à froid
Entretien
Tous les 6 à 10 ans selon le trafic
Dégarnissage des restants de l’ancien joint avec un soc
de dégarnissage adapté sur un tracteur (Figure 9)
Sciage des bords pour nettoyer le béton du produit
antérieur
Nettoyage à sec par brossage métallique
Mise en place d’un fond de joint rond adapté à la
largeur
Application d’un primaire d’accrochage sur la partie
intérieure de la gorge du joint
Application du produit de garnissage en respectant les
épaisseurs prescrites par les fabricants
Références
• Norme NF P98-170 Chaussée en béton de ciment (4)
• Norme NF EN 14188-2 Produits de colmatage à froid
(6)
• Norme NF EN 14188-1 Produits de colmatage à chaud
(7)
JOINTS DE RETRAIT
3.II.1.2 Joints longitudinaux moulés dans le béton frais
Domaine d'emploi
Tous les revêtements en béton de ciment mis en œuvre en plus de
6 m de large en une seule fois, ou entre chaque voie de circulation si
plus de 1 voie.
Éviter l’emplacement de la future signalisation horizontale (Figure 34).
On met à profit la capacité des machines à coffrage glissant à mouler
une section constante : on place une lame de section appropriée sous
la plaque d’extrusion depuis l’avant (zone où le béton sous vibration
est plastique et moulable) jusqu’à la fin de la plaque (zone où le béton
est démoulé). On moule ainsi l’amorce de fissuration (Figure 35).
L’amorce de fissuration est réalisée simultanément à la mise en place
du béton. Lorsque la formule de béton est optimisée, il y a peu de
risque que l’amorce se referme. Par précaution, dans le cas d’une
fondation en béton maigre ou d’une voirie à faible trafic, on peut
introduire du produit de cure ou une émulsion de bitume dans la
rainure moulée pour qu’elle joue son rôle même si les bords se
rejoignent ; dans le cas d’une voie rapide ou d’une autoroute, on peut
introduire dans la rainure moulée un produit en bande pour éviter
que l’amorce ne s’affaisse (Figure 36 et Figure 37).
Le logement du produit de colmatage peut éventuellement être scié
ultérieurement.
Matériaux
Le dispositif de colmatage est mis en œuvre avant la mise sous
circulation de la voie de préférence ce qui évite un nettoyage plus
important du joint.
Un fond de joint est obligatoirement disposé pour que l'épaisseur du
produit de colmatage n'excède pas 10 mm. Pour des trafics très
faibles, les joints peuvent ne pas être garnis ; pour les trafics faibles le
produit de colmatage peut être mis en œuvre à froid, correspondant à
la norme NF EN 14188-2, et pour les trafics moyens à forts il doit être
réalisé à chaud avec des produits conformes à la norme
NF EN 14188-1.
Entretien
L'entretien de l’étanchéité des joints colmatés doit impérativement
être réalisé entre 6 et 10 ans selon le contexte et l'agressivité du
trafic. Le joint est re-scié sur 8 mm de largeur et sur au moins 20 mm
de profondeur, le fond de joint ancien est de ce fait enlevé. On
procède alors au brossage des lèvres et au renouvellement de
l'opération de colmatage, avec fond de joint et produit d'étanchéité.
Figure 35- Schéma du dispositif de
moulage du joint longitudinal par mise en
place d'une réservation sous la plaque
d'extrusion, dans la zone de vibration du
béton
Figure 36- Avant de la machine à coffrage
glissant avec l'introduction d'un treillis
faisant office de fer de liaison, et bande de
mousse dans l'amorce de fissuration
moulée du joint longitudinal
Figure 37- Introduction d'une bande de
mousse dans l'amorce de fissuration
moulée du joint longitudinal
Références
•
•
•
Norme NF P98-170 Chaussée en béton de ciment (4)
Norme NF EN 14188-2 Produits de colmatage à froid (6)
Norme NF EN 14188-1 Produits de colmatage à chaud (7)
25
JOINTS DE RETRAIT
3.II.2. Aspects techniques
3.II.2.1 Le sciage : matériel, période d’intervention, etc.
a) Implantation
Les points de marquage sont implantés sur l’axe médian
ou entre les futures voies ; cette opération est en principe
effectuée par un géomètre (voir 3.I.2.2).
b) Traçage
Entre ces points le scieur effectue le tracé du joint à la
surface de la dalle, et, à la peinture indélébile (voir
3.I.2.2).
c) Sciage
C’est l’opération la plus importante et la plus complexe
dans toute la philosophie d’une dalle béton. Suivant les
différents paramètres, comme météo, nature des
granulats, nature et dosage du ciment, mode de
bétonnage…, le scieur appréciera le moment opportun de
sciage, ni trop tôt pour ne pas épaufrer le béton, ni trop
tard pour ne pas risquer la fissuration anarchique de la
dalle béton. En principe cette opération se situe entre 6
et 36 heures après le bétonnage. Il s’avère donc souvent
nécessaire que cette opération se fasse la nuit; il faut
alors anticiper les nuisances sonores que cela peut
engendrer en prévenant les riverains notamment.
Pour assurer une bonne fissuration, l’amorce sciée doit
avoir entre 3 et 5 mm de largeur, et la profondeur doit
être comme indiqué dans les fiches précédentes,
notamment en 3.I.1.1 (Figure 40). Le nombre et la
puissance des scies seront adaptés au linéaire journalier
prévu à scier. Il est aussi possible d’utiliser des scies
spécifiques (Figure 38).
d) Aspiration des laitances
Pour ne pas polluer le béton frais, les laitances de sciage
seront immédiatement aspirées et évacuées, soit
directement à la source avec des scies équipées, soit par
aspirateur séparé (Figure 39).
e) Contrôle et traitement ultérieur de l’amorce
Durant la phase de durcissement du béton on contrôlera
journellement
l’ouverture
par
fissuration
de
l’amorce (Figure 40).
Après durcissement du béton, et pour permettre la mise
en place du produit de garnissage, cette amorce sera
élargie aux dimensions respectant les capacités
d’élongation du produit d’étanchéité choisi (voir 3.I.2.5).
Figure 38- Machine spécifique pour scier le joint
longitudinal
Figure 39- Scie avec aspirateur à laitance de sciage
intégré
Figure 40- Sciage sur un tiers de l'épaisseur et fissure
sous l'amorce
26
Chapitre 4.
JOINTS DE CONSTRUCTION
4.I. Introduction
En matière routière, les joints de construction sont
principalement les limites latérales de la chaussée
(joints longitudinaux), et les arrêts divers (joints
transversaux) : début et fin de la section construite,
arrêts de fabrication et/ou de mise en œuvre (fin de
journée ou de semaine), panne de matériel,
singularité de l’ouvrage (pont, croisement d’une
chaussée existante…). Il en est pratiquement de
même pour les bordures, caniveaux, glissières
coulés en place.
En matière d’aménagement urbain, pour des
raisons esthétiques ou signalétiques, il peut y avoir
en plus, des joints entre divers bétons colorés ou de
textures différentes.
Le cas particulier des joints de début et de fin de
section de béton armé continu (BAC) est à signaler.
Le BAC est une structure de revêtement en béton
de ciment dont la fissuration n’est pas localisée
mais régulièrement répartie au moyen d’armatures
longitudinales en acier (voir 8.III). Dès que la section
dépasse de l’ordre de 500 m de longueur, les
extrémités et le centre se comportent
différemment sous l’effet des variations thermiques
et hygrométriques :
 le centre ne se déforme ni ne se déplace ; il est
le siège de variations de contraintes dans le
béton et l’acier,
 les extrémités en revanche, se dilatent et se
contractent en frottant sur leur support, ce qui
peut provoquer des « ouvertures » du joint
d’extrémité de plusieurs centimètres après
quelques années de service (Figure 41).
De ce fait les joints dits d’extrémité sont en réalité
des ouvrages pouvant être complexes lorsqu’on
cherche à « bloquer » ces dilatations/contractions.
Figure 41- Glissement d'une extrémité libre de BAC mise en évidence par le
striage transversal de surface : environ 5 cm
Lycée Frédéric Mistral, Arles- GPAA Nantes Parvis en béton désactivé
27
4.II. Joints transversaux
4.II.1. Joints de fin de journée de chaussées en dalles
avec ou sans goujons
Produits
Un panneau de coffrage en bois ou en métal aux dimensions du
joint, les cales pour fixer le panneau. Les goujons ou fers de liaison
éventuels fixés sur le coffrage (Figure 42).
Matériel
Le matériel de bétonnage manuel ; penser à la masse, au vibreur, à
la lisseuse manuelle et au pulvérisateur manuel de produit de cure,
ainsi qu’à la règle pour le contrôle de planéité.
Méthodologie
Ne pas rajouter un joint à la chaussée : le positionner à
l'emplacement prévu pour un joint de retrait (Figure 43).
Il faut installer un dispositif d’amélioration du transfert de charge :
soit goujons (voir 3.I.2.4), soit une rainure ou une sinusoïde dans le
coffrage. Dans ce cas, il est indispensable d'introduire des fers de
liaison dès que le trafic PL est significatif.
Joint transversal sans
Joints transversaux à transfert de charge
transfert de charge
liaisonné
liaisonné
sciés ou coffré plan
goujonné
rainuré
sinusoïde
Insister sur la vibration du béton contre le coffrage sur son épaisseur
totale. Le béton réalisé à la main pour ces joints d’arrêt peut être
surdosé en ciment (+20 kg) pour travailler à résistance
constante notamment sur aéroports ; en effet la mise en œuvre
manuelle nécessite d’utiliser un béton plus plastique qu’à la
machine et ceci est généralement obtenu en rajoutant de l’eau et
l’énergie de vibration est inférieure que celle de la machine malgré
les précautions habituelles.
Contrôler la planéité obtenue avec une règle de 4 m.
Le lendemain apporter le même soin à la vibration le long du joint
décoffré et protégé par du produit de cure ou une émulsion de
bitume.
Temps de remise en service : 2 jours
Remarque : Le joint sera traité comme les joints de retrait du reste de
la chaussée, notamment, l’amorce sera élargie par sciage (Figure 44).
Rendement
Environ 6 mètres à l’heure, soit un joint de 3 mètres de large en une
demi-heure avec 3 personnes.
28
Figure 42- Schéma du coffrage d'un joint
transversal de construction (fin de
journée)
Figure 43- Réalisation d'un joint
transversal de construction
Figure 44- Sciage du joint
4.II.2. Joints de BAC coffrés
Domaine d’emploi
Toutes les interruptions de bétonnage prévues (fin de
journées ou fin de semaine) ou imprévues (pannes de
machines ou rupture de stock entraînant l’arrêt de
l’atelier de mise en œuvre) à l’exclusion des
extrémités de sections lorsque la section n’est pas
destinée à être prolongée en BAC à court terme.
Réalisation
Les opérations ci-dessous sont illustrées Figure 48 :
1- Coffrage métallique (cornière par exemple, voir
détail Figure 45) au-dessus des armatures
longitudinales ;
2- Coffrage en grillage métallique sous les armatures
longitudinales ;
3- Armatures longitudinales complémentaires (1 à
1,5 m) optionnelles ;
4- Contreplaqué assurant la protection des armatures
des débordements de béton lors du dégagement
de la MCG et permettant ensuite le déplacement
des ouvriers assurant la finition ;
5- Béton mis en place à la main et pervibré entre
chaque armature (Figure 46) ;
6- Résultat après démontage du coffrage métallique
(Figure 47).
Figure 45- Exemple de coffrage métallique transversal
Figure 46- Mise en place manuelle du béton; les ouvriers
circulent sur les armatures protégées par des panneaux
Figure 48- Joint transversal d'arrêt de bétonnage
Ce joint est utilisé en cas d'interruption prolongée du chantier:
en fin de journée notamment ou en fin de semaine lorsque des
"joints" en béton retardé sont utilisés chaque jour.
Figure 47- Résultat
Le joint a été décoffré. La MCG avancera jusqu'à ce que le joint
apparaisse à la fin de la plaque d'extrusion. La mise en place du
béton recommencera puis le "gap" entre le joint et le nouveau
revêtement (environ 1/2 plaque d'extrusion) sera réalisé
manuellement
29
4.II.3. Joints de BAC en béton retardé
Domaine d’emploi
Toutes les interruptions de bétonnage prévues (fin de
journées) à l’exclusion des interruptions imprévues
(pannes de machines ou rupture de stock entraînant
l’arrêt de l’atelier de mise en œuvre) et des extrémités de
sections lorsque la section n’est pas destinée à être
prolongée en BAC à court terme.
Produits
Tous les produits de la section courante plus le
retardateur et 40 mètres de planches de coffrage.
Matériel
Le matériel de mise en œuvre de la section courante.
1. Utiliser le moins possible de béton retardé: 4 à 7 m3
pour 2 voies ;
2. Ne pas mélanger béton normal et béton retardé ;
3. S’assurer que les aiguilles vibrantes ne sont plus dans
le béton et par sécurité pour repartir le lendemain, le
béton doit être complètement sous la table ;
4. Enfin, il faut mettre un film plastique sur le devant de
la machine pour maintenir le béton retardé dans un
environnement confiné ;
5. Pour tout problème de chantier raisonner comme si le
béton retardé était la première gâchée du matin.
Rendement
2 heures pour les planches d'essai
Temps de remise en service : 2 jours.
Méthodologie
La réalisation d’un joint retardé comporte 3 phases :
- PHASE 1, la veille : essais in situ durant le bétonnage 2
heures pour 1 chef et 3 hommes ;
- PHASE 2, nettoyage de la machine réalisation : en
temps masqué dans l'arrêt du chantier ;
- PHASE 3, mise en place du béton retardé.
La PHASE 1 est un ensemble d’essais : il faut tester une
formule en tout point identique à celle du chantier en
cours dans laquelle on a ajouté le retardateur. Le test se
fait à l'heure prévue d'arrêt de chantier et s'analyse à
l'heure prévue de redémarrage. Il faut réaliser 4 à 6
dosages test dans des dalles témoins de 2 x 2 mètres,
c'est-à-dire 4 par temps frais ou 6 par temps chaud, avec
la même puissance de vibration que celle du chantier et la
même protection de surface (Figure 49).
Si l'échantillon est bien choisi, le lendemain le moins dosé
en retardateur a fait prise et le plus dosé se vibre.
Choisir le dosage le plus faible permettant une vibration
normale.
Refaire la PHASE 1 si les conditions changent.
La PHASE 2 commence lors de la dernière gâchée normale
qui doit être mise en œuvre en vidangeant et en évacuant
l'excès de laitance de l'avant du moule, et en vidangeant
les différents tapis d'approvisionnement.
Puis il faut avancer la machine de façon à dégager le bac
de vibration afin d'avoir une fin de béton normal
perpendiculaire à l'axe de la chaussée à l'entrée du moule.
Impérativement bien nettoyer la machine (avec un balai
par exemple) pour enlever tout le béton normal des vis,
des vibreurs etc.
Noter à la peinture sur les bas cotés la limite des 2 bétons,
pour que les maçons ne talochent pas un béton avec
l'autre (Figure 51).
La PHASE 3 est la réalisation du béton retardé (Figure 50)
et l’arrêt du bétonnage :
30
Figure 49- Essai in situ de quatre dosages de retardateur
Les dalles sont protégées thermiquement sur trois côtés pour
simuler l’extrémité de chaussée en attente du redémarrage du
coulage ;
Figure 50- Mise en place du béton retardé
Figure 51- Schéma de principe du joint pendant la mise
en place du béton retardé
4.III. Joints longitudinaux
4.III.1. Entre deux chaussées en dalles
Domaine d’emploi
La construction soit au cours d’une même opération, soit à
plusieurs années d’intervalle, d’un élargissement d’une chaussée en
béton de ciment à joints goujonnées ou non, d’une piste ou d’une
aire de stationnement ou de tout aménagement réalisé en bandes
adjacentes de plus de 15 m de large, chaque bande de plus de 5 m
de large comportant aussi des joints longitudinaux de retrait.
Il s’agit généralement d’un joint conjugué ne comportant pas de
dispositif d’amélioration du transfert de charge.
Si les joints transversaux de l’aménagement comportent des
goujons, le joint de construction comportera au minimum des fers
de liaison s’il s’agit d’un joint conjugué (une « clé » préexiste
réalisée comme indiqué Figure 54, voir Figure 52). Sinon, en
l’absence de clé, et dans les cas de charges très lourdes ou très
fréquentes, il comportera des goujons (voir Figure 53).
La clé et les fers de liaison ou les goujons (sans clé) peuvent avoir
été posés dans l’aménagement élargi (construction dans le cadre de
la même opération par exemple) ou scellés dans des forages
(élargissement plusieurs années après la mise en service).
Méthodologie d’exécution
Si nécessaire, les fers de liaison ou les goujons sont scellés dans des
forages horizontaux de diamètre légèrement plus grand pour
permettre leur introduction facile avec le produit de scellement.
Ensuite, le béton est mis en œuvre à la MCG ou à la main ;
l’ensemble ou le haut du joint près de la surface est protégé par
une pulvérisation de produit de cure par exemple, afin de limiter
l’adhérence du nouveau béton sur l’ancien, et jouer ainsi le rôle
d’amorce de fissuration.
Le « réservoir » du produit d’étanchéité est scié après durcissement
du béton si nécessaire.
Figure 52- Trois méthodes de pose de
barres d'ancrage dans un joint
longitudinal
▪ La première de bas en haut, est bien adaptée
à la mise en place de bandes adjacentes lors
d'une même opération ;
▪ Les deux premières de bas en haut, sont
d'autant moins fiables que la durée séparant la
mise en place des deux bandes adjacentes est
grande : les barres cassent au dépliage, les
manchons sont bouchés ou corrodés ;
▪ La troisième méthode est bien adaptée à une
durée longue avant pose de la bande
supplémentaire (élargissement par exemple)
ou, ponctuellement pour pallier les défaillances
des deux autres méthodes.
Figure 53- élargissement d'un revêtement
ne comportant pas de clé: celle-ci a été
remplacée par des goujons
Figure 54- différentes façons de réaliser une clé trapézoïdale dans un
revêtement
31
4.III.2. Entre deux chaussées de structures
différentes (béton/béton ou
béton/enrobé)
Les deux structures sont généralement séparées par
un joint préformé mis en place sur la structure
existante au moment de la réalisation de l’autre.
La Figure 55 montre le cas d’une structure neuve en
béton réalisée le long d’une structure ancienne en
béton conservée. Le procédé est applicable dans la
plupart des cas : structure neuve bitumineuse le
long d’une structure ancienne en béton conservée,
structure neuve en béton le long d’une structure
ancienne bitumineuse conservée. Parfois le joint
préformé peut avantageusement remplacé par une
couche d’accrochage (émulsion de bitume)
pulvérisée sur le flanc de la structure conservée.
Néanmoins, ce procédé ne permet pas d’assurer un
quelconque transfert de charge entre les deux
structures : il faut bien vérifier que ce transfert n’est
pas nécessaire ni ne le deviendra.
Dans tous les cas, l’étanchéité n’est pas assurée : il
faut la réalisée en sciant le logement du produit
d’étanchéité à cheval sur les deux structures (voir
3.I.2.1), puis en le remplissant (voir 3.I.2.3).
Figure 55- Bande de mastic bitumineux préfabriquée, déroulée contre la paroi verticale
constituée par un ancien béton qui sera maintenu, afin d'éviter des fissures de sympathie
dans un élargissement ou une réparation
32
Chapitre 5.
JOINTS DE DILATATION
5.I. Joints transversaux
5.I.1.
Joints de dilatation transversaux
Domaine d'emploi
Routes, autoroutes, pistes aéronautiques, aires de stockage, etc. dont une
extrémité ou un bord libre est situé au voisinage immédiat d'une autre chaussée
ou d'un ouvrage (Figure 56), immeuble, etc. qu'il est nécessaire de protéger
contre la poussée de la chaussée en béton lorsque celle-ci se dilate. Ce peut être
aussi le cas lors de bétonnage par temps froid.
Le joint de dilatation transversal a pour fonction d'absorber la dilatation de la
chaussée par déformation de sa partie compressible, afin qu'aucun effort ne
soit transmis au-delà de ce joint.
Il s'agit en fait d'un joint transversal de construction avec goujons (voir 4.II.1)
dans lequel on introduit une épaisseur suffisante de matériau compressible
(élastique et durable) verticalement entre les deux dalles adjacentes au joint
(Figure 57).
Contrairement aux joints de construction qui peuvent être inclinés comme les
joints sciés, les joints de dilatation sont toujours perpendiculaires à la chaussée.
En premier lieu, sur la partie de la chaussée réalisée en premier (chaussée
précédent ou dalle d'approche de l'ouvrage par exemple), on réalise un joint de
construction goujonné.
Après décoffrage, on introduit contre la face verticale de la dalle le matériau
compressible dont l'épaisseur est de l'ordre de 1 à 2 cm : mousse de
polyéthylène à pores fermées par exemple, de densité comprise entre 55 et
60 kg/m3 (Figure 58). Cette "planche" de matériau compressible comporte
évidemment le passage des goujons déjà en place. La "planche" s'arrête à
environ 2 cm de la surface de la chaussée et est complétée d'une languette qui,
une fois l'autre dalle coulée, sera enlevée pour permettre de mettre en place
l'étanchéité (ou le polyéthylène est brulé sur 2 cm).
Généralement il y a plusieurs plaques de matériau compressible sur la largeur
de la chaussée. Il faut alors traiter les points particuliers que sont la jonction
entre deux plaques de matériau compressible ainsi que la jonction entre la
plaque et les goujons. Il faut assurer une étanchéité parfaite au niveau de ces
jonctions en les garnissant de plâtre par exemple, pour qu’il n’y ait pas de fuite
de béton. Si malgré cela il y a des fuites, le béton entre les plaques ou entre les
plaques et les goujons, doit être éliminé avant le coulage de la dalle suivante.
Figure 56- Exemple de joints de dilatation
protégeant un passage inférieur (PI) sur
route ou autoroute
La coupe montre la zone compressible sur toute
l'épaisseur de la chaussée, les goujons avec leur
extrémité protégée pour leur permettre de se
déplacer lorsque le joint de dilatation se
comprime.
Figure 57- Planche compressible et goujons
pour coffrage d'un joint de dilatation 1
Matériaux
En dehors du béton du revêtement et du produit d'étanchéité utilisés pour le
reste du chantier, il faut disposer de goujons et d'un coffrage adapté, ainsi que
du matériau compressible : il s'agit mousse de polyéthylène à pores fermées par
exemple, de densité comprise entre 55 et 60 kg/m3.
Figure 58- Coupe d'un joint de
dilatation
qui montre : la zone compressible sur toute
l'épaisseur de la chaussée, les goujons avec une
de leur extrémité protégée pour leur permettre
de se déplacer lorsque le joint de dilatation se
comprime, l’étanchéité au-dessus du matériau
compressible
L'ouverture des joints de dilatation (l'épaisseur de la "planche") doit être
adaptée à la température d'exécution : l'ouverture doit être plus importante
lorsque la chaussée est réalisée l'hiver que si elle est réalisée l'été.
Entretien
Comme tous les joints de chaussée, l'étanchéité doit être entretenue
régulièrement afin d'éviter l'entrée d'eau ainsi que l'accumulation de matériau
incompressible en période froide qui fait perdre au joint sa fonction en
réduisant sa déformabilité et provoque l'éclatement du béton en surface lors
des périodes chaudes ultérieures.
__________________
1
tout corps de joint plus dur que ce qui est
défini ci-dessus (peuplier, bois tendre, voire
certains isorels ), amène de sérieux
problèmes de dilatation.
33
5.I.2.
Joints d’extrémité de BAC, joint de dilatation
Les joints dits d’extrémité sont en réalité des
ouvrages plus ou moins complexes selon que l’on
cherche à réduire le déplacement de l’extrémité du
BAC (culée d’ancrage), à mettre en place un joint de
chaussée à très fort souffle, ou à répartir ce
déplacement sur plusieurs joints pour que chacun
ait un comportement sous trafic voisin de celui des
joints de dilatation classiques.
Autres applications traitées dans le présent document
en haut à gauche : LBA,
en haut à droite : MVL muret de montagne,
en bas : expérimentation de substitution de béton au ballast d’une ligne à grande vitesse (LGV)
34
5.I.2.1
Réduction du déplacement de l’extrémité
(culée d’ancrage, Figure 59)
Préparation
Terrasser les poutres
Réaliser un béton de propreté en fond de fouille
Armatures
Afin d’assurer une qualité de réalisation optimum, il est
préférable de faire préfabriquer les armatures des
poutres en usine.
Bétonnage
Le bétonnage des poutres se fait manuellement et doit
être réalisé juste avant celui de la chaussée afin qu’il n’y
ait pas de reprise de bétonnage (Figure 60).
Précautions de réalisation
Bien vérifier la position et la fixation des armatures à la
nappe d’armatures longitudinales.
Lors du bétonnage, prévoir deux ateliers de vibration
pour que cette opération se fasse rapidement et de
manière soignée. L’espacement entre les armatures
étant réduit (environ 12-13 cm), cette étape est longue
et fastidieuse.
Figure 59- Schéma de principe d'une culée d'ancrage
C'est la masse de sol contenu entre les voiles verticaux sous
le revêtement, en frottant, qui absorbe la quasi-totalité des
efforts de traction lorsque le revêtement se contracte,
réduisant le déplacement de l’extrémité libre au
déplacement habituel au droit d’un joint de dilatation.
Matériel nécessaire
Pelle ou camion grue pour la manutention des armatures
avec élingues
Calle à béton
Vibreur pneumatique diamètre 80 mm
Compresseur de 3 000 l, minimum
Personnel nécessaire
Mise en place des armatures : Une équipe de 2
personnes qualifiées pour réaliser les ligatures des
armatures. Prévoir 2 poutres par équipe et par jour.
Bétonnage : Prévoir une équipe de 3 personnes : 1 pour
répartir le béton et 2 pour le vibrer.
Durée de réalisation
La préparation et la mise en place des armatures : 3 jours
avec une équipe de pose d’armature.
Le bétonnage se fait en même temps que celui de la
chaussée. Il faut donc prévoir un renfort de 3 personnes
lors de la réalisation de cet ouvrage. Prévoir entre deux
et trois heures pour cette opération.
Figure 60- Réalisation d'une culée d'ancrage
Au premier plan on peut voir la nappe d'armatures
longitudinales du BAC, puis les armatures du premier voile,
puis en arrière-plan le deuxième voile
35
5.I.2.2
Joints de chaussée à très fort souffle
Ce type d’ouvrage est complexe à réaliser et il est
conseillé de faire appel à une entreprise spécialisée
notamment en joints routiers pour ouvrage d’art :
c’est en effet des joints de ce type qui sont utilisés.
Le joint choisi de type OA devra disposer d’un avis
technique du SETRA (CEREMA DTITM).
La figure suivante montre deux coupes d’extrémités
à base de joint type TORMA JOINT (Figure 61).
D’autres exemples peuvent être trouvés en
Belgique ou aux États-Unis.
Figure 61- Exemple de deux extrémités de revêtement en BAC: en haut se raccordant sur un revêtement
en béton à dalles, et en bas, sur un revêtement en matériaux bitumineux
 Couche de forme
 Couche de fondation du revêtement souple
 Couche de roulement du revêtement souple
36
 Couche de fondation du revêtement rigide
 Couche de base du revêtement souple
 Dalle de transition réalisée en dernier
5.I.2.3
Répartition sur plusieurs joints
Préambule
Il s’agit de répartir sur au moins 2 joints, les déplacements
d’extrémité estimés ; le dispositif permet la traction des dalles
pour éviter qu’un joint se ferme dès les premières chaleurs et que
l’autre récupère tous les déplacements futurs (Figure 62). Il est
nécessaire de favoriser le glissement des deux dalles sur le
support : film épais de bitume, double polyane graissé, etc.
Cet ouvrage demande une réalisation particulièrement soignée
pour fonctionner correctement et une équipe de maçons
qualifiés.
Équipe
1 chef d’équipe et 4 maçons
Rendement
2 dalles d’extrémité préparées et coulées de 8 m de large environ
par jour. Bien évidemment, suivant la largeur de mise en œuvre le
nombre réalisé par jour peut varier.
Matériel et fourniture
Matériau compressible type isorel mou pour réaliser le corps des
joints de dilatation
Bois de coffrage
Gaine plastique type électrique  20 mm
Plat métallique 100 x 10 mm préparé suivant l’espacement des
aciers du chantier
Rondelle métallique diamètre 20 mm
Silicone, Produit de cure, produits pour améliorer le glissement
Matériel de bétonnage : aiguille vibrante pneumatique ø 80,
compresseur, règle, taloche et pulvérisateur pour produit de cure
Scie circulaire, poste à souder
Procédure de réalisation
1. Mettre en place l’isorel mou contre la tranche du béton
zone A.
2. Assurer l’étanchéité entre les aciers et l’isorel avec du
silicone.
3. Améliorer le glissement des dalles.
4. Mettre en place les tubes PVC sur chaque filant. Ils
devront tous présenter la même longueur. Apporter un
soin particulier à cette opération.
5. Coffrer le pourtour de la dalle. Le coffrage de la zone B
devra être percé pour laisser les aciers dépasser (Figure
63).
6. Fixer le plat métallique sur la face interne du coffrage.
7. Assurer l’étanchéité entre les aciers, les tubes PVC et le
plat métallique avec du silicone (Figure 64).
8. Couler le béton.
9. Souder les rondelles métalliques à l’extrémité des
armatures longitudinales.
Figure 62- Schéma de principe du dispositif
d'extrémité libre de BAC permettant de
répartir le déplacement sur plusieurs joints
de dilatation
Figure 63- Réalisation du joint
de la Figure 62
On peut voir les armatures longitudinales passant
dans des tubes insérés dans le béton et la mise
en place du coffrage du joint transversal.
Figure 64- Dalle coffrée prête à être coulée
37
5.I.3.
Raccordement avec des structures
souples bitumineuses ou semirigides
Domaine d'emploi
Routes, autoroutes, pistes aéronautiques, aires de
stockage, etc. sur lesquelles le joint de construction
constitue l'interface entre deux structures différentes.
Raccordement d'extrémité de chaussées en béton de
ciment à joints avec ou sans goujons, et BAC, avec des
structures souples ou semi-rigides qui assurent le reste
de l'itinéraire, ou qui croisent la route en béton, ou
encore qui constituent l'accès à une aire en béton de
stationnement (aéroport) ou de stockage (plateforme
multimodale).
Il s'agit d'un joint "franc" : le revêtement en béton de
ciment est réalisé contre la couche de base et la couche
de roulement de la structure adjacente (Figure 65). Dans
le cas des revêtements à joints avec ou sans goujons, il
est précédé d'un joint de dilatation (voir 5.I.1). Dans le
cas de revêtement en BAC, il est précédé d'un joint
d'extrémité spécifique à ce revêtement (voir 5.I.2).
La structure adjacente au béton comprend une zone de
transition à construire avant de terminer le revêtement
en béton de ciment. Cette zone permet de rattraper les
différences d'épaisseur des structures au niveau de la
couche de forme.
En premier lieu, la fondation de la structure adjacente
est prolongée sur celle du revêtement en béton jusqu'à
0,5 à un mètre de l'emplacement définitif du joint.
En second lieu, la couche de base est réalisée jusqu'à
environ 0,5 m au-delà de l'emplacement définitif du
joint.
En troisième lieu, il est fait de même pour la couche de
roulement.
En quatrième lieu, la couche de roulement et la couche
de base sont sciées à l'emplacement définitif du joint.
Enfin, le revêtement en béton de ciment est réalisé
entre le joint de dilatation ou le joint d'extrémité de
BAC, et la structure sciée.
Matériaux
Les matériaux nécessaires sont ceux des structures
adjacentes.
L'ouverture des joints de dilatation et dans une moindre
mesure celle des joints d'extrémité de BAC doit être
adaptée à la température d'exécution : l'ouverture doit
être plus importante lorsque la chaussée est réalisée
l'hiver que si elle est réalisée l'été.
Entretien
Comme tous les joints de chaussée, l'étanchéité doit
être entretenue régulièrement afin d'éviter l'entrée
d'eau ainsi que l'accumulation de matériau
incompressible en période froide qui fait perdre au joint
sa fonction en réduisant sa déformabilité et provoque
l'éclatement du béton en surface lors des périodes
chaudes ultérieures.
Figure 65- Exemple de deux extrémités de revêtement en dalles sans (en haut) ou avec (en bas) goujons se
raccordant sur un revêtement en matériaux bitumineux
 Couche de forme
 Couche de fondation du revêtement rigide
 Couche de fondation du revêtement souple
 Couche de base du revêtement souple
 Couche de roulement du revêtement souple
 Dalle de transition réalisée en dernier
38
5.I.4.
Raccordement de deux structures
en béton
Domaine d'emploi
Routes, autoroutes, pistes aéronautiques, aires de
stockage, etc. sur lesquelles il constitue l'interface entre
deux structures en béton différentes (le plus souvent,
d’âge différent).
Raccordement d'extrémité de chaussées en béton de
ciment à joints avec ou sans goujons, et BAC, entre elles
dans la continuité d'un itinéraire, ou qui se croisent, ou
encore qui constituent l'accès à une aire en béton de
stationnement (aéroport) ou de stockage (plate-forme
multimodale).
Il s'agit d'un joint dilatation (voir 5.I.1). Dans le cas de
revêtement en BAC, il est précédé coté BAC, d'un joint
d'extrémité spécifique à ce revêtement (voir 5.I.2)
(Figure 66).
Dans le cas d'un croisement, la continuité de la chaussée
supportant le plus de trafic est assurée, et la chaussée
qui supporte le plus faible trafic est interrompue. Le joint
longitudinal de construction de la première structure
peut constituer le joint de dilatation, mais il est
préférable d'éloigner ce joint du bord de la structure la
plus chargée.
S'il s'agit de BAC, il y a déjà un joint d'extrémité. Un joint
de dilatation (voir 5.I.1) est réalisé à l'extrémité libre du
BAC et l'autre structure est mise en place à partir de ce
joint. Il peut être nécessaire de prévoir une zone de
quelques mètres pour rattraper une éventuelle
différence d'épaisseur.
Si la structure préexistante n'est pas en BAC, un joint de
dilatation est réalisé et la nouvelle structure est mise en
œuvre comme précédemment ; si cette nouvelle
structure est en BAC, à 3 ou 4 m du joint de dilatation,
on réalise un joint d'extrémité (voir 5.I.2).
Matériaux (éventuellement)
Les matériaux nécessaires sont ceux des structures
adjacentes.
Précautions particulières (éventuellement)
L'ouverture des joints de dilatation et dans une moindre
mesure celle des joints d'extrémité de BAC doit être
adaptée à la température d'exécution : l'ouverture doit
être plus importante lorsque la chaussée est réalisée
l'hiver que si elle est réalisée l'été.
Entretien (éventuellement)
Comme tous les joints de chaussée, l'étanchéité doit
être entretenue régulièrement afin d'éviter l'entrée
d'eau ainsi que l'accumulation de matériau
incompressible en période froide qui fait perdre au joint
sa fonction en réduisant sa déformabilité et provoque
l'éclatement du béton en surface lors des périodes
chaudes ultérieures.
Généralement une des deux structures préexiste.
Figure 66- Exemple de revêtement en BAC se raccordant à un revêtement en dalles non goujonnées
39
5.II. Traitement des émergences
Domaine d’emploi
Idéalement le choix de l’emplacement de ces émergences dès
le projet de construction devrait être coordonné avec le
calepinage des futurs joints.
Les spécifications de la présente fiche s’appliquent à la gestion
de tous les obstacles qui peuvent s’inscrire dans la chaussée
en béton, à savoir :
* Bouches d’égout,
* Regards,
* Chambres de réseaux divers,
* Massifs de support de signalisation verticale ou de
porte caténaire (voie de TCSP par exemple),
* Bouches d’alimentation en kérosène (aéroports).
Principe de fonctionnement
Tout obstacle qui est introduit dans une bande de béton
constitue un point dur empêchant la liberté de déplacement
de celle-ci. Aussi, afin que les différents efforts résultant de
phénomène tel que la dilation, ou les multiples déformations
engendrés sous les effets de la circulation ne soient pas
contrariés, il est indispensable d’isoler ces obstacles par la
réalisation d’une réservation et d’un joint de dilatation. Dans
le cas contraire, une fissure risque d’apparaître à la jonction
avec l’émergence.
Figure 67- L'émergence se trouve dans un angle de
dalle; ou plus précisément, le calepinage a été fait de
telle sorte que l'émergence soit dans un angle de dalle
Figure 68- Le calepinage a été fait de telle sorte que
l'émergence se trouve à la jonction de quatre dalles
Conception
Plusieurs cas peuvent se présenter :
a) Soit l’obstacle se trouve dans un angle de dalle. Alors,
par le calepinage, il est possible de faire coïncider
certains bords de la réservation avec les bords de
dalles (Figure 67 et Figure 70),
b) Soit l’obstacle se situe en milieu de chaussée. Alors,
par le calepinage, il est possible de placer la
réservation entre quatre dalles (Figure 68),
c) Soit l’obstacle se situe intégralement dans la dalle.
Alors une réservation complète doit être réalisée
(Figure 69),
d) Soit l’obstacle se situe en bord de voie. Alors, par le
calepinage, il est possible de placer la réservation
entre deux dalles (Figure 71).
Dans tous les cas, il est impératif de respecter :
 un entourage de béton entre l’ouvrage et les bords de
la réservation de 25 cm minimum ;
 une largeur de béton de 50 cm également entre le
bord de la réservation et le bord de la dalle.
Enfin certaines émergences sont de taille suffisamment faible
pour être mise en place dans un carottage : signalisation
verticale, balisage lumineux aéroportuaire (voir 6.IV.2).
Figure 69- Le calepinage a été fait de telle sorte que
l'émergence soit en pleine dalle (réservation complète)
40
5.II. Traitement des émergences (suite)
Méthodologie de réalisation
Dans le cas d’une mise en œuvre à la machine à
coffrages glissant, afin d’assurer un nivellement parfait
de la dalle béton, les différents obstacles ne doivent pas
être réglés à la cote finie mais au moins 2 cm en
dessous afin de permettre le passage des vibreurs.
1- Mise en place des coffrages métalliques ou bois. Les
flancs doivent être lisses. Les angles ne sont pas à
90° mais réalisés à l’aide de quart de rond afin
d’éviter la propagation de fissures.
2- Mise en place des armatures au pourtour de la
réservation.
3- Vérification de la conformité du nivellement du
coffrage.
4- Bétonnage de la dalle.
5- Décoffrage de la réservation.
6- Mise à la cote finale de l’émergence.
7- Mise en place d’un matériau compressible sur les
flancs de la réservation.
S’assurer de l’étanchéité parfaite du matériau
compressible.
S’assurer que les plaques de matériau compressible
soient réglées 1 à 2 cm sous le niveau fini afin que
les maçons puissent parfaitement raccorder la
réservation et la dalle de béton.
8- Bétonnage manuel de la réservation.
9- Au bout de 28 jours, élargissement de la partie
supérieure du joint et garnissage conformément au
3.I.1.1.
Figure 70- Vues d'une émergence en coin de dalle:
bouches d'avitaillement d'aéronefs dans un
revêtement de stationnement sur un aéroport
Figure 71- Dans le cas de ce poteau de signalisation
verticale sur un trottoir en béton, il n'y a pas eu de
réservation mais carottage au-dessus de sa fondation
et de l'arrivée de son alimentation électrique. Le
calepinage a localisé un joint de retrait au droit de ce
carottage pour éviter une fissure.
Ci-dessous, cas d’une bouche d’égout à cheval sur un
joint en briques d’un trottoir en béton
41
Chapitre 6. ADAPTATION AUX DIFFÉRENTS OUVRAGES
6.I. Introduction
Il s’agit de passer en revue les particularités de
toutes les utilisations des revêtements et ouvrages
linéaires en béton de ciment, pouvant avoir une
incidence sur les joints : forme, dimensions,
emplacements, nature, etc.
Exemples de type d’ouvrage traité ici : caniveau technique en U
à gauche en bord de voirie
à droite en tunnel
42
ADAPTATION AUX DIFFÉRENTS OUVRAGES
6.II. Voies interurbaines et voies
principales urbaines
6.II.1. Carrefours giratoires
Pour les chaussées circulaires des giratoires et les dalles
ayant une forme approximativement trapézoïdale
(Figure 74), la préparation du plan de calepinage est une
opération essentielle.
Les règles générales (voir 2.II) s’appliquent avec
quelques contraintes supplémentaires (12).
Ces règles sont illustrées dans le premier schéma de
dalle ci-après.
a = valeur minimum de la plus petite dimension :  1,5
m
b = valeur maximum de la plus grande dimension :
• 5 m pour une dalle d’épaisseur 20 cm;
• 4 m pour une dalle d’épaisseur 16 cm;
• 3 m pour une dalle d’épaisseur 12 cm
h = largeur d’une voie de circulation, soit 3 à 4 m
α = pour les forts trafics, valeur recommandée 75°
Dans le cas où cette disposition ne serait pas possible,
un ferraillage peut renforcer les angles de dalle.
Figure 72- Procédure de tracé du calepinage
Figure 74- Dalle courbe de giratoire et son approximation
trapézoïdale
À partir de ces règles on utilise la procédure illustrée cicontre pour tracer le calepinage du giratoire (Figure 72).
Si le giratoire comporte plusieurs voies, les joints
transversaux des différentes voies doivent être dans le
prolongement les uns des autres (Figure 73).
Si l’application de l’une des règles ci-dessus ne le
permet pas, il faut réaliser un joint de construction voire
de dilatation entre les voies ce qui permet des
espacements différents entre les voies.
Si la structure du giratoire est mince (dalles à joints
goujonnés, BAC) les entrées/sorties doivent comporter
une dalle de transition goujonnée, ou une surépaisseur
(voir 6.II.3).
Figure 73- Exemple de calepinage de chaussée béton
en dalles sur un giratoire
43
6.II.2. Carrefours et raccordements à des
structures différentes
En France, l’usage systématique de surlargeur non
circulée éloignant le bord libre droit du trafic lourd,
permet de réduire l’épaisseur des chaussées à joints
goujonnés ou en BAC du fait de la présence quasi
permanente d’un transfert de charge élevé.
Les carrefours à niveau et les extrémités avec
changement de structure de chaussée sont des
situations ou le bord libre est circulé par toutes les
charges.
L’extrémité doit être dimensionnée comme une
chaussée à joints non goujonnés (voir 5.I.2.2),
(Figure 75) ; il en est de même des bords de la
chaussée dans un carrefour dont le trafic traversant
est de même ordre de grandeur que le trafic
circulant sur la voie en béton de ciment (Figure 76).
Figure 75- Revêtement en BAC se raccordant sur un revêtement bitumineux
Ces dispositions sont identiques lorsqu'un revêtement en BAC croise un revêtement bitumineux préexistant.
Figure 76- Adaptation locale de l'épaisseur du BAC dans un croisement
44
6.II.3. Entrées/sorties
En France, l’usage systématique de surlargeur non
circulée éloignant le bord libre droit du trafic lourd,
permet de réduire l’épaisseur des chaussées à joints
goujonnés ou en BAC du fait de la présence quasi
permanente d’un transfert de charge élevé.
Les entrées/sorties sont les endroits où le bord libre est
circulé systématiquement :
• si le trafic qui entre ou qui sort est très inférieur à
celui de la voie dont il est issu, il n’y a
généralement pas de disposition particulière à
prendre (on doit juste vérifier que le bord circulé a
une épaisseur supérieure à celle d’une chaussée à
joints non goujonnés prévue pour le trafic entrant
ou sortant),
• si le trafic qui entre ou qui sort est voisin de celui
de la voie dont il est issu alors il faut prendre des
dispositions afin de « corriger » localement le
dimensionnement du bord en traitant les risques
de pompage liés à une éventuelle présence d’eau.
Plusieurs solutions existent dans l’ordre de leur
prise en compte du risque de pompage :
 dalle de transition à joints goujonnés en
particulier le joint avec la voie principale
(Figure 77),
 fondation rigidifiée ou surépaisseur locale
(Figure 78), béton armé ou haute performance
avec ou sans fibres.
Figure 77- Dalle de transition à joint goujonné
Le joint entre le revêtement principal et la dalle de transition
sur la bretelle d'entrée ou de sortie, comporte des goujons ou
une clé et des fers de liaison. La fondation est de préférence
drainante et la continuité des évacuations des eaux de
surface et drainées est assurée.
Figure 78- Surépaisseur locale
Le bord du revêtement principal est "épaissi" sur la longueur
de l'insertion. La continuité des évacuations des eaux de
surface et drainées est assurée.
45
6.II.4. Joint longitudinal entre chaussée et
bordure ou barrière de sécurité
Chaque fois que cela est possible, il vaut mieux réaliser la
bordure en même temps que le revêtement de la
chaussée (voir 6.III.1).
Lorsque la bordure préexiste, il faut assurer l’étanchéité
entre elle et le revêtement.
La préférence doit aller à un sciage d’élargissement de la
fissure de retrait entre béton et bordure généralement
en pierre, pour mettre en place un joint d’étanchéité
comme un joint de construction classique (Figure 79), en
lieu et place d’une bande compressible ou d’un joint
préformé sur toute l’épaisseur de la chaussée.
Figure 79- Principales opérations du coulage du
revêtement entre bordures de trottoir
46
6.II.5. Béton de ciment mince collé (BCMC)
Cette structure est peu adaptée à des trafics très
importants, notamment en giratoire.
Le BCMC fait l’objet d’un calepinage particulier : les joints
sont espacés d’un mètre environ.
Pour les réaliser, on utilise un matériel spécifique « SOFF
CUT™ » (scie spécifique à lame fine opérant sur béton
peu durci), (Figure 80).
Ces joints ne comportent pas d’étanchéité.
Maillage des joints
 Espacement des joints : carré de côté égal à
15 fois l’épaisseur de la dalle béton,
 Profondeur du joint : entre 1/4 et 1/3 de
l’épaisseur du BCMC,
 Largeur du joint : entre 1 et 2 mm.
Figure 80- Matériel de sciage spécifique au BCMC
47
6.III. Voiries secondaires et tertiaires urbaines
6.III.1. Joint longitudinal entre chaussée et
bordures de trottoir
Si le revêtement en béton est réalisé en premier, il faut
proposer d’intégrer partiellement ou totalement la
bordure dans le coulage de la chaussée.
La bordure totalement intégrée est réalisée avec une
machine à coffrage glissant dont le moule comporte la
bordure (Figure 83).
La bordure partiellement intégrée est réalisée avec une
machine à bordure et est coulée sur le béton de la
chaussée préalablement munis de fers en attente
introduits dans le béton frais (Figure 81).
Dans ces deux cas, il n’y a pas de joint longitudinal entre
le revêtement et la bordure.
Si le revêtement est réalisé après la pose ou le coulage
des bordures, entre les bordures, il faut veiller à ce que le
mortier de pose ou le support de la bordure coulée en
place soit bien à la verticale de la bordure et n’empiète
pas sur la dalle en en réduisant localement l’épaisseur
(Figure 82).
Le joint longitudinal de construction obtenu après
coulage du revêtement entre les bordures doit être élargi
et étanché sauf dans le cas de très faible trafic et de
faible pluviométrie (voir 6.II.4).
Figure 81- Bordure partiellement intégrée au
revêtement
Schéma des principales opérations, en haut.
Lors du coulage du revêtement, insertion d'aiguilles
métalliques pour solidariser la future bordure coulée en
place (photo en bas).
Figure 83- Bordure de trottoir intégrée au revêtement et
coulée en même temps ; exemple de moules pour réaliser ce
bétonnage (en bas)
Le moule est monté sur une MCG.
Figure 82- Le mortier de pose ou le support de la
bordure coulée en place est éventuellement retaillé à
la verticale de la bordure et n’empiète pas sur la
dalle en réduisant localement l’épaisseur
48
6.III.2. Joint longitudinal entre chaussée et fil
d’eau
Les principes sont les mêmes que dans le cas des
bordures :
 intégrer de préférence le fil d’eau à la dalle en
coulant le tout en une seule fois (absence de joint
longitudinal dans ce cas),
 idéalement, mettre des fers de liaison en attente
dans le premier ouvrage coulé si on coule en deux
ou plusieurs fois (Figure 84),
 avoir un mortier de pose à bord droit à la
verticale du fil d’eau préfabriqué posé avant le
coulage de la dalle.
Le joint longitudinal de construction obtenu après
coulage du revêtement contre le fil d’eau doit être élargi
et étanché sauf dans le cas de très faible trafic et de
faible pluviométrie (voir 6.II.4).
Figure 84- Coulage du fil d'eau central
6.III.3. Joints décoratifs ou architecturaux
Les architectes proposent souvent de souligner les joints
en les traitants avec des matériaux différents : briques
(Figure 87), galets, bois (Figure 85), etc.
Ces bandes généralement de 10 à 20 cm, sont souvent
réalisées avant le coulage des dalles.
Là encore, il est indispensable que les bords de ces
bandes soient verticaux et plans pour éviter toute sous
épaisseur des futures dalles (Figure 86).
Généralement ces joints ne comportent pas d’étanchéité
car ils concernent des revêtements sans trafic notable.
Figure 85- Joints en bois
dans le cas présent ils sont en bois sur toute
l'épaisseur de la dalle
Figure 86- Le mortier de pose ou le support de la
bordure coulée en place est éventuellement retaillé à
la verticale de la bordure et n’empiète pas sur la
dalle en en réduisant localement l’épaisseur
Figure 87- Exemple de joints en briques locales
49
6.IV. Revêtements aéroportuaires
6.IV.1. Pistes, voies de circulation, parking, etc.
Les revêtements aéroportuaires se différencient des
revêtements routiers notamment :
1. par la charge par roue qui peut être très élevée
(plus de 200 kN-20 t) et la pression de gonflage
(plus de 1 MPa-10 bar),
2. par la vitesse des aéronefs qui voisine 300 km/h
notamment à l’atterrissage.
Ces conditions favorisent la production d’éclats de béton
par l’épaufrement des bords de joints au passage des
charges ; les réacteurs, assez proches du revêtement,
sont d’énormes aspirateurs et particulièrement sensibles
aux impuretés solides qu’ils pourraient ingérer ainsi.
Pour limiter ce risque, les joints sciés de revêtements
aéroportuaires sont chanfreinés (Figure 88, Figure 89).
En outre les produits de garnissage doivent être
résistants au kérosène et au glycol dans les zones
d’utilisation de ces produits.
Pour le reste, les spécifications des joints de revêtement
aéroportuaire sont identiques à celles des joints de
chaussées objets des fiches du présent document.
Attention aux surfaces de stationnement qui peuvent
nécessiter des joints de dilatation dans les deux
directions
(sens
de
mise
en
œuvre
et
perpendiculairement), par tranche de surface de l’ordre
de 1500 à 2000 m2. Etant réalisées par bandes
successives : des bandes primaires et des bandes de
remplissage, dont la jonction peut poser quelques
problèmes de planéité. Il est indispensable que les bords
de dalles des bandes primaires soient plans et rectilignes
pour obtenir une surface uniforme. Ces bandes primaires
peuvent parfois nécessiter de reprendre par sciage les
bords de dalle affaissés et/ou tortueux, avant le coulage
des bandes de remplissage.
50
Figure 88- Réalisation simultanée de l'élargissement
pour le produit d'étanchéité, et du chanfreinage
Figure 89- Joints chanfreinés
Aéroport de Saint-Nazaire Montoir
(Airbus A300-600ST Beluga)
6.IV.2. Balisage lumineux encastrés
Pour des chaussées neuves, dans le cas de balises
posées dans une réservation mise en place lors du
répandage du béton du revêtement, on procède de la
façon décrite au 5.II, Traitement des émergences.
Le plus souvent, pour des raisons de tolérance drastique
de pose en x y, z, on privilégie le carottage du béton de
revêtement : une alimentation en fourreaux passant
dans la fondation et dont les débouchés sont
précisément repérés en x/y est installée avant le
coulage et une fois le béton mis en place et durci
(quelques jours), on vient carotter et implanter le feu en
récupérant l'alimentation par le débouché du fourreau.
Pour la pose de feu sur des chaussées existantes, on
procède aussi le plus souvent par carottage du
revêtement ; l’alimentation doit passer dans des
saignées et non dans le joint le plus proche élargi (c’est
risqué et pour l’alimentation et pour l’étanchéité du
joint).
Lorsque cela est techniquement possible on privilégiera
la mise en place de l’alimentation par fonçage sous la
structure.
Dans le cas rare d’utilisation de BAC, que l’on fasse une
réservation ou un carottage, il faut maintenir la
continuité des armatures longitudinales en les écartant
autour de la réservation ou du futur carottage surtout
s’il y a plusieurs balises sur le même plan transversal
(par rapport au sens des armatures principales).
Le plus souvent on privilégie des feux « minces » qui ne
nécessitent pas le carottage de toute l’épaisseur de la
dalle (Figure 90).
Pour les carottages, éviter de les réaliser à moins de
30 cm des joints pour éviter les goujons ou les barres de
liaison.
Figure 90- Schéma d'une balise lumineuse "mince"
51
6.V. Voies de tramway et voies ferrées en
général
Divers procédés ont vu le jour ces dernières années. Ils
consistent à noyer la traverse dans un béton de calage.
La pose est facile dans son principe mais requiert une
grande maîtrise car la géométrie de la voie doit être
précise, et ce d’autant plus lorsque la vitesse de
circulation est élevée.
Il s’agit notamment
- d’un système de fixation en continu. Les rails sont
maintenus dans une engravure qui peut être moulée
dans une dalle en béton, ou fait après prise du béton
par sciage et fraisage. La caractéristique principale du
système est l’absence totale des éléments de fixation
traditionnelle, tels que les plaques, les boulons, les
selles, les ressorts, etc. Après réglage et calage, le rail
est enrobé et collé par une résine bi-composante
(Figure 91 et Figure 92).
- et d’un procédé où la voie repose sur des supports
indépendants appelés « selles » solidaires d’une dalle
béton après avoir été collés ou calés. Dans tous les cas
une équipe topographique effectue un contrôle
géométrique du positionnement des selles de manière
à déterminer les ajustements nécessaires à apporter
avant la pose du rail dans les tolérances requises (Figure
93). Une méthode de pose automatisée a été
développée à l’aide d’une machine coffrage glissant
guidée par une station topographique totale coule une
dalle support de la voie en béton extrudé non armé puis
une machine spécifique vient insérer par pervibration
les selles équipées de leurs ancrages.
Dans les deux cas, les amorces de fissuration sont sciées
dans les conditions habituelles de sciage des joints ; mais
l’élargissement et l’étanchéité des joints sont
nécessairement réalisés après le fraisage des
réservations lorsque cette méthode de construction est
choisie.
La couche coulée en place du second procédé est réalisée
comme un revêtement en béton habituel ; cependant, le
calepinage des joints est nécessairement adapté au
positionnement des selles.
Figure 91- Fixation continue des rails. Moulage des
réservations
Figure 92- Fixation continue des rails. Fraisage des
réservations (schéma de principe)
Figure 93- Fixation des rails sur « selles » introduites
et réglées dans le béton frais. Procédé AppitrackALSTOM
52
6.VI. Aires de stockages multimodales
et portuaires
Les joints de ces types d’ouvrages sont régis par les
mêmes spécifications que les joints routiers ou des
autres ouvrages objets du présent document dont
les principes sont applicables.
Port de Yangshan (Shanghai),
aire de stockage des containers
Autres exemples d’ouvrages traités ici :
à gauche tramway T5 à Paris,
à droite tramway de Montpellier
53
Chapitre 7. JOINTS RESULTANT D’OPERATION
D’ENTRETIEN OU DE TRAVAUX DIVERS
7.I. Introduction
Ce chapitre traite de la réalisation de joints dus soit
à la réalisation de travaux d’entretien du
revêtement en béton de ciment lui-même, soit à la
construction ou l’entretien de sous-couches ou des
réseaux divers pouvant se trouver en dessous en
ville notamment.
Il s’agit par exemple de reconstruction partielle de
dalle, de réparation de punch-out dans le premier
cas, et de tranchées dans le second.
54
Il ne s’agit pas ici de traiter des travaux d’entretien
eux-mêmes déjà largement décrits dans le Guide
pratique d’entretien du SPECBEA (13) ou d’autres
ouvrages semblables tels que Réparation et
entretien des routes en béton de ciment- FEBELCEM
(14).
Il s’agit de rappeler les points essentiels de ces
travaux qui conduisent à créer ou recréer un joint et
la façon dont ce joint est traité à la fin des travaux.
JOINTS RESULTANT D’OPERATION D’ENTRETIEN OU DE TRAVAUX DIVERS
7.II. Reconstruction partielle de dalle
Domaine d’emploi
Reconstruction partielle ou totale de dalle en raison
de fractures multiples ponctuelles, corps étrangers
dans le béton, dégradations des couches inférieures
et/ou de réseau sous la structure.
Sciage préliminaire
Majorer la largeur de 2 x 20 cm ou 2 fois la longueur
d’ancrage des armatures pour les sciages de BAC
perpendiculaires à celles-ci.
Après démolition du béton (Figure 94) avec
conservation des armatures longitudinales du BAC sur
la longueur adéquate si nécessaire, réalisation des
travaux justifiant cette reconstruction de dalle,
reconstitution des sous couches (Figure 95), coulage
du revêtement en béton démoli (Figure 96) et
durcissement du béton comme indiqué en [(13), fiche
5.4] les joints autour de la partie reconstruite sont
réalisés comme indiqué en 4.III.1 et les éventuels
nouveaux joints transversaux comme indiqué en
3.I.1.1 et 3.I.2.3.
Figure 94- Démolition d’une dalle pour réparation
Figure 95- Dalle évacuée et préparation du coulage de la
nouvelle dalle
Figure 96- Reconstitution de la dalle démolie en béton
généralement formulé notamment avec accélérateur de
prise, pour permettre une remise en service après
quelques heures de durcissement, exceptionnellement
quelques jours
55
JOINTS RESULTANT D’OPERATION D’ENTRETIEN OU DE TRAVAUX DIVERS
7.III. Tranchées dans des revêtements en béton
de ciment
Domaine d’emploi
Reconstitution d’un revêtement en béton au-dessus d’une
tranchée sur réseau sous dalle, ou création de nouveau réseau
non réalisable par vibrofonçage ou microtunnelier.
Sciage préliminaire
Majorer la largeur de 2 x 20 cm ou 2 fois la longueur d’ancrage
des armatures pour les sciages de BAC perpendiculaires à
celles-ci (Figure 97).
Après démolition du béton (Figure 98), réalisation des travaux
justifiant cette tranchée (Figure 99), reconstitution des sous
couches, coulage du revêtement en béton démoli (Figure 100)
et durcissement du béton comme indiqué en [ (13), chapitre 2],
les joints autour de la partie reconstruite sont réalisés comme
indiqué en 4.III.1 et les éventuels nouveaux joints transversaux
comme indiqué en 3.I.1.1 et 3.I.2.3, notamment il faut
reconstituer les joints traversant la tranchée. Si on doit
goujonner le revêtement reconstitué avec l’ancien, il faut
démolir celui-ci sur 1,2 m minimum pour permettre l’usage des
perforateurs. Il faut aussi traiter les dilatations dans la direction
principale de la tranchée : mettre un joint de dilatation chaque
fois que l’on rencontre un obstacle comme une balise lumineuse
sur aéroport ou une bouche d’égout dans une rue (voir 5.II).
Figure 97- Sciage du revêtement autour de la
partie à démolir
Figure 98- Démolition du béton avec
conservation éventuelle des aciers
Figure 99- Terrassement de la tranchée et
pose ou réparation des réseaux (coupe cidessous)
Figure 100- Remblayage de la tranchée avec des matériaux
autocompactants et coulage du béton de roulement
56
Chapitre 8. PARTICULARITES DES OUVRAGES EN
BETON DE CIMENT
Les ouvrages dont il est question ici sont les
revêtements ou ouvrages linéaires en béton y
compris les giratoires : routes, rues, mais aussi
places, bordures, caniveaux, etc. Il s’agit de tous les
ouvrages de section constante même si cette
section peut varier de place en place, réalisés
manuellement ou mécaniquement entre coffrages
fixes, ou en une ou plusieurs passes d’une machine
assurant simultanément la densification, le moulage
puis quasi instantanément, le démoulage du béton
de ciment.
réaction s’accompagne d’une réduction de volume :
c’est le retrait endogène ou d’hydratation
(contraction Le Chatelier, Figure 101).
8.I. Comment explique-t-on
l’apparition systématique de
fissures ?
Tout d’abord, le béton est un matériau rigide et peu
résistant à la traction.
Il est rigide car peu déformable (module élastique
élevé) ; il a l’un des modules les plus élevés des
matériaux de revêtement utilisés en BTP : 1 000 fois
plus élevé que la plupart des sols naturels à
l’exception des roches, 100 fois plus élevé que les
couches en matériaux non traités, 5 à 10 fois plus
élevé que les matériaux traités aux liants
bitumineux.
Il
est
peu
résistant
à
la
traction ;
proportionnellement à sa résistance à la
compression qui est pratiquement 10 fois plus
élevée.
Ensuite, le béton de ciment est le siège de
variations de ses dimensions, dont l’une est
irréversible et permanente et les autres réversibles
et intermittentes. Concernant la fissuration, on
s’intéressera beaucoup plus aux retraits (réductions
des dimensions) qu’aux dilatations (augmentations
des dimensions).
8.I.1.
Le retrait endogène, irréversible et
permanent
Figure 101- Présentation schématique de la contraction
de Le Chatelier (15) pp533-362, cité par (16)
Va = volume du ciment anhydre,
Ve = volume de l'eau consommée,
Vh = volume des produits d'hydratation,
V = réduction de volume
Le retrait prend fin lorsque la réaction d’hydratation
prend fin, parfois plusieurs années après la mise en
œuvre du béton même si le retrait est difficilement
mesurable au bout de 2 ou 3 ans ; en effet, la
réaction s’initialise à la surface des grains de ciment
et l’eau nécessaire à l’hydratation parvient d’autant
plus difficilement au cœur du grain que celui-ci est
gros. Les grains les plus grossiers (50 à 60 μm et audelà, Figure 102) et surtout les agglomérats de
grains peuvent mettre plusieurs années à s’hydrater
complètement et parfois même l’hydratation est
incomplète.
Pendant toute la durée de l’hydratation du ciment,
le retrait se poursuit (Figure 103).
Le béton est un mélange de granulats, de ciment et
d’eau principalement. Il est plastique et moulable
pendant quelques heures puis se met à durcir : son
module élastique augmente très rapidement, et ses
résistances à la compression et à la traction
augmentent. C’est le résultat de la réaction du
ciment avec l’eau : hydratation et prise ; cette
57
PARTICULARITES DES OUVRAGES EN BETON DE CIMENT
variations de la température et de l’hygrométrie de
l’air qui l’entoure ; ces variations sont faibles 2.
8.II. Quels sont les obstacles au
retrait libre, à la diminution des
dimensions de l’ouvrage ?
Figure 102- Exemple de granulométrie d'un ciment
(extrait de (17)) et contribution de chaque classe de
grains à la surface spécifique
Figure 103- Retrait à long terme (extrait de (18))
8.I.2.
Les dilatations (ou retraits)
thermiques et/ou hygrométriques
réversibles et intermittents
Une fois durci, le béton est un matériau cohérent
légèrement poreux (10 %) : tous les matériaux de ce
genre réagissent aux variations de température et
d’hygrométrie. Lorsque la température et/ou
l’hygrométrie du matériau augmentent, ses
dimensions augmentent, le matériau se dilate ; au
contraire, lorsque ces mêmes propriétés diminuent,
les dimensions diminuent, le matériau se contracte.
On parle alors de retrait thermique ou de retrait
hygrométrique.
Les dimensions d’un ouvrage en béton de ciment
varient donc en permanence en fonction des
58
En tant que tels, les retraits ne conduisent pas à la
fissuration du matériau ; c’est le fait que le retrait
soit empêché qui conduit à la fissuration en
provoquant des tensions dans le béton qui
peuvent dépasser localement sa résistance à la
traction. Les obstacles au retrait libre sont
multiples.
En premier lieu, il y a l’ouvrage lui-même : il
constitue une masse qui du point de vue « vitesse
de prise », température et hygrométrie, n’est pas
homogène en permanence. Le cœur du volume de
béton mis en place s’échauffe au fur et à mesure
que la réaction exothermique d’hydratation a lieu ;
une partie de l’eau non utilisée par la réaction,
s’évacue très lentement vers l’extérieur. La
périphérie du volume, en contact avec l’extérieur,
se refroidit et perd l’eau en excès beaucoup plus
rapidement ; le retrait différentiel entre le cœur et
la périphérie provoque la (micro)fissuration de
celle-ci (Figure 104). Dès que la température et
l’hygrométrie s’homogénéisent, les microfissures se
referment et, si la prise est toujours en cours,
disparaissent : ceci explique que ce type de fissures
ne subsistent que sur des ouvrages très massifs
dont l’homogénéité n’est atteinte qu’après que
l’essentiel de la prise a eu lieu.
En second lieu, le béton de revêtement est mis en
place sur un support dont la surface n’est pas
parfaitement lisse et plane ; l’interface entre le
revêtement et le support constitue un joint
conjugué (voir 4.III.1).
__________________
2
Le coefficient de dilatation (ou de retrait) thermique du béton est
de l’ordre de 10 à 20x10-6 /°C ; le coefficient de dilatation
hygrométrique est approximativement 10 fois plus faible. Une
variation de 10 % de l’hygrométrie conduit à une variation de
dimension du même ordre que celle due à 1 °C.
Le support est généralement une couche de
matériau traité aux liants hydrauliques, parfois aux
liants bitumineux. Il s’agit de matériaux plus ou
moins :
 rigides, ils se déforment différemment et
s’opposent à la déformation du revêtement,
 imperméables, ils sont relativement étanches à
l’eau et à l'air;
 rugueux, selon leur formulation.
En outre, selon les procédés de mise en œuvre
utilisés, la qualité de l’uni de la surface de la couche
support obtenue, peut varier.
Le procédé de mise en œuvre du revêtement en
béton, assure généralement par vibration la
densification du béton frais, c’est à dire
l’élimination de la plus grande partie de l’air
contenu : il réalise ainsi une « dépression », un vide
significatif entre la couche support et le
revêtement.
Ce vide et le poids du revêtement solidarisent les
deux couches entre elles pendant les premiers
jours, voire les premières semaines de vie du
revêtement, empêchant efficacement toute
variation de dimension ou tout déplacement relatif
du revêtement par rapport à son support : plus
celui-ci est rigide et rugueux, plus le revêtement
fissurera (Figure 105).
La combinaison de ces deux phénomènes, conduit
quelques fissures à subsister jusqu’à traverser la
couche de béton : c’est la fissuration systématique
et aléatoire dont nous avons parlé.
Figure 104- Origines des fissures dans le béton de ciment.
En A, dès que la « peau » du béton se refroidit et que l’eau est absorbée par les réactions et/ou commence à s’évaporer, la « peau »
se tend et se fissure ; l’intervalle entre fissures est égal à 2 ou 3 fois l’épaisseur tendue.
En B, l’épaisseur tendue augmente ; seules les fissures espacées de 2 ou 3 fois cette épaisseur se prolongent jusqu’à la limite de la
zone tendue. Entre les fissures, le matériau se relaxe et les fissures qui existaient se referment ; si la prise est en cours, elles
disparaissent totalement, les produits d’hydratation se formant à travers elles.
En C, le phénomène se poursuit et lorsque toute la couche est tendue certaines fissures traversent ; celles qui ont « pris de
l’avance » en étant localisées par le trait de scie, arrivent les premières. Le béton se détend entre ces fissures traversantes et les
fissures intermédiaires disparaissent.
59
Figure 105 Fissuration d'un revêtement en béton non armé
En haut, à partir du début du bétonnage, la tension du béton augmente jusqu’à dépasser la résistance à la rupture : une fissure
apparaît ; si une amorce de fissuration a été réalisée à temps, elle provoque localement une augmentation de la contrainte et
localise la fissure (schéma du haut, courbe en pointillé au droit du trait de scie).
Au milieu, la contrainte s’annule au voisinage de la fissure, au-delà elle augmente à nouveau ; une nouvelle fissure apparaît
lorsqu’elle dépasse à nouveau la résistance à la rupture.
En bas, le phénomène se poursuit de proche en proche.
8.III. Autre façon de maîtriser les
conséquences des retraits : le
béton armé continu
Dès l’apparition de la mécanisation sur chantier
(1920-1930), les longueurs de béton de ciment
mises en œuvre en une seule fois ont rapidement
augmenté ; la tentation de construire des dalles
« longues » est immédiatement apparue. Plusieurs
phénomènes se sont alors manifestés : la fissuration
anarchique dont on vient de parler, les fissures
d’origine thermique que l’on verra plus loin, et
d’autres comme les ruptures en compression ou le
flambement.
Certains experts de l’époque ont proposé d’armer
longitudinalement les dalles et ce d’autant plus
qu’on les allongeait ; très vite, on s’est rendu
compte qu’au-delà d’une certaine quantité d’acier
60
longitudinal, il était possible de ne plus faire de
joint : le concept de béton armé continu était né.
Comme indiqué plus haut, pendant le déroulement
de la prise, lorsque le béton fissure, la contrainte de
traction à l’origine de la rupture s’annule au droit
de la discontinuité ; il faut une certaine longueur de
revêtement pour que la contrainte redevienne
supérieure à la contrainte à la traction du béton et
qu’une nouvelle fissure apparaisse : de l’ordre de 20
à 30 fois l’épaisseur de la couche.
Si le béton est suffisamment armé, la fissure se
produit, mais s’ouvre peu ; la contrainte se réduit
localement sans s’annuler. Les aciers qui traversent
la discontinuité, transmettent la contrainte de
traction au travers de la fissure et la longueur de
revêtement nécessaire pour que la contrainte
dépasse à nouveau la résistance à la rupture du
béton est beaucoup moins grande : 2 à 5 fois
l’épaisseur de la couche (Figure 106).
Figure 106 Fissuration d'un revêtement avec armatures longitudinales (à droite, à gauche rappel de la figure 8)
En haut, comme pour un revêtement non armé, à partir du début du bétonnage, la tension du béton augmente jusqu’à dépasser la
résistance à la rupture : une fissure apparaît ; ce qui est différent c’est que la tension ne diminue jusqu’à s’annuler, que sur la
« longueur d’ancrage » 3 de l’armature qui, dans cette zone, reprend et transmet au travers de la fissures les tensions dues au retrait
empêché. La tension est donc très rapidement au même niveau qu’avant la fissure (au milieu). Une autre fissure apparaît et ainsi de
suite. La tension diminue peu entre deux fissures : toute augmentation du retrait, refroidissement notamment, provoque de
nouvelles fissures jusqu’à ce que la tension résiduelle soit significativement plus faible que la résistance du béton.
__________________
3
En fait c’est une notion voisine de la longueur d’ancrage dont on parle ici : c’est la longueur de part et d’autre de la fissure ou l’adhérence
acier/béton est perturbée (elle passe de 100 % à l’extrémité de cette zone pour être réduite à 0 au droit de la fissure). Dans cette zone l’acier
peut se déformer différemment du béton, sa déformation fixe l’ouverture de la fissure.
Les aciers limitent l’ouverture de la fissure en
période froide ; elle se comporte comme un joint
conjugué ancré et, du point de vue transfert de
charge, comme un joint goujonné : chaque fissure
fonctionne comme une « articulation » sans jeu et
« raide ». Au passage des charges, le béton armé
continu se comporte comme un revêtement sans
discontinuité, continu et « souple » comme une
chaîne de vélo ou une chenille (des maillons
articulés les uns aux autres).
8.IV. Pourquoi doit-on optimiser les
dimensions et la forme des
dalles non armées ?
L’expérience et la pratique des revêtements et
ouvrages linéaires en béton a permis de fixer les
règles principales suivantes :
• Espacement maximum des joints  25 fois
l’épaisseur de la dalle (soit par exemple 3 m
pour une dalle de 12 cm, 5 m pour une dalle de
25 cm) ;
• Espacement minimum des joints : 1,5 m ;
• Angles de coins de dalle  75°.
61
8.IV.1. Pourquoi moins de 25 fois
l’épaisseur ?
Les variations de température de l’air ambiant, des
différentes couches de chaussée et du massif
support, conduisent à des gradients thermiques
dans toutes les couches et notamment dans le
revêtement en béton : la température du haut de la
dalle est différente de celle du bas. Il en résulte, en
raison des dilatations différentes, des déformations
de dalle (en vert, Figure 107) : lorsque le haut est
plus chaud que le bas, gradient dit positif, la dalle se
déforme en « édredon », convexe vers le haut ; vise
versa, gradient dit négatif, elle se déforme en
« coupelle », concave vers le haut.
Dans le second cas, le poids de la dalle tend à
abaisser les coins : la surface de la dalle est tendue
et le bas de la dalle comprimé ; si une charge lourde
circule à ce moment-là, la compression due à la
charge réduit la tension de surface et la tension
sous la charge est réduite de la compression
préexistante. Dans cette situation, la charge
consomme moins le capital « fatigue » du
revêtement.
Au contraire, dans le premier cas, le haut de la dalle
est comprimé et le bas tendu : au passage d’une
charge, la tension qu’elle provoque en bas de
couche s’ajoute à la tension due au gradient positif.
Cette tension est proportionnelle à l’intensité du
gradient mais dépend aussi des dimensions de la
dalle relativement à son épaisseur. Il a été défini
une « longueur critique » de dalle au-delà de
laquelle des fissures systématiques apparaissent au
passage répété des charges lourdes (3).
La Figure 108 montre les déformations et les
contraintes dans des dalles de différentes longueurs
soumises à un gradient thermique élevé : la
longueur critique, ℓcrit , définie par Joseph
Eisenmann comme celle qui maximalise la tension
au centre du dessous de la dalle, se calcule par la
formule :
A = constante numérique dépendant de la forme de
Figure 107- Déformations dans une dalle en raison d'un
gradient thermique
Le schéma à gauche montre la répartition des températures
dans la structure durant une journée ensoleillée, le schéma à
droite, la nuit ; d'autres situations peuvent conduire à ces
types de répartition : l'arrivée d'air froid après plusieurs
journées chaudes donnera une répartition type "nuit" mais
l'arrivée d'air chaud la nuit peut parfois conduire à une
répartition type "jour".
Figure 108- Déformations et contraintes dans une dalle
bombée en raison d'un gradient thermique positif
(extrait de (3))
Pour protéger le revêtement de l’effet négatif du
passage des charges lourdes lorsque le gradient
thermique est fortement positif (journées très
ensoleillées), il est préférable que la longueur des
dalles soit inférieure à cette longueur critique
(schéma gauche de la figure). Les calculs de
longueur critique réalisés pour des gradients
fréquents, les bétons utilisés et les épaisseurs
courantes en France, conduisent à des valeurs de 20
à 40 fois l’épaisseur ; un compromis a été trouvé
pour fixer la règle à 25.
la dalle,
e = épaisseur en mètre,
α = coefficient de dilatation thermique °C-1
= gradient thermique en °C/cm,
E = module élastique du béton en MPa
62
8.IV.2. Pourquoi plus de 1,5 m ?
On considère qu’une dalle dont la longueur
(dimension parallèle à l’axe de la chaussée) serait
inférieure à 1,5 m et dont la largeur est celle de la
voie (3,5 à 4 m) ne fonctionnerait plus en dalle mais
en poutre, et ne résisterait plus assez au passage
des
charges
lourdes
en
se
rompant
« longitudinalement ».
8.V. Pourquoi des joints de
construction ?
Les
revêtements
routiers,
aéroportuaires,
portuaires ou encore les aménagements urbains
ont tous des limites physiques en plan : une largeur,
une longueur, une forme simple ou complexe. Ces
limites constituent le premier type de joints de
construction du projet.
Ensuite, la méthode de construction et le matériel
de l’entreprise qui exécute le revêtement, imposent
le second type de joints de construction : la
machine de répandage a une largeur parfois
inférieure à celle du revêtement, le matériel de
fabrication du béton limite la longueur de la bande
mise en œuvre en une journée : il faut donc faire
des joints d’arrêt de fin de journée, de fin de
semaine.
Enfin, les ouvrages réalisés ont tous des points
particuliers qui nécessitent une interruption totale
ou partielle du revêtement : ouvrage d’art sous
chaussées, carrefours, passages à niveau,
émergences, etc. autant d’interruption qui
nécessite des joints de construction.
8.VI. Faut-il des joints pour tous les
ouvrages ?
Figure 109- La section tendue sous la charge est plus
faible en bas dans la dalle en "losange"
8.IV.3. Pourquoi éviter les angles aigus ?
Comme indiqué plus haut, les gradients thermiques
négatifs sont nettement moins dangereux que les
positifs à l’exception notable des bords de dalles : la
dalle se déformant en coupelle, les bords se
relèvent et une partie de la dalle fonctionne en
« console ». Cette situation se produit aux bords
libres (limites latérales du revêtement) et aux joints
transversaux dont le transfert de charge est faible.
Le coin de dalle augmente la sensibilité aux
gradients négatifs : la section résistante est la
diagonale sous la charge ; cette section est d’autant
plus faible que l’angle est aigu (Figure 109).
La réponse est non.
On peut se passer de joints dès lors qu’aucune
charges lourdes (poids lourds, aéronefs, chariots
porte conteneur, etc.) ne circuleront sur l’ouvrage :
c’est le cas par exemple, des pistes cyclables en site
propre, de voiries ou d’aménagements piétonniers
interdits à toute circulation.
Cependant, en l’absence de joints, le revêtement va
se fissurer de façon anarchique : cet opus incertum
sera visible pendant toute la durée de service de
l’ouvrage ; il est donc nécessaire que le maître
d’ouvrage comme les usagers soient prêts à
l’accepter.
Dès lors que des charges lourdes circulent, il est
recommandé de réaliser des joints pour localiser les
fissures à des endroits choisis, permettre la mise en
place d’une étanchéité et éviter l’épaufrement des
bords de dalle au passage des dites charges lourdes.
Ceci concerne aussi bien les chaussées routières sur
lesquelles circulent des poids lourds, que les
revêtements aéroportuaires sur lesquels circulent
63
aussi des aéronefs ou les revêtements d’aires de
stockage de conteneurs, ou encore les voiries de
transport en commun guidé ou non, avec ou sans
rails. Il s’agit aussi des ouvrages annexes tels que les
trottoirs, les bordures de trottoirs, les cunettes, les
fils d’eau et autres barrières de sécurité qui
supportent le passage des charges lourdes sauf s’ils
sont protégés par des dispositifs spécifiques.
Tous ces revêtements sont constitués de structures
en béton de ciment soit à dalles courtes
généralement, comportant des goujons dans les
joints ou non, soit pseudo continues telles que le
BAC (béton armé continu).
la géométrie des atterrisseurs et la pression des
pneumatiques. En revanche, la circulation des
charges est plus largement répartie que celle des
charges routières particulièrement « canalisées »,
et les quantités de charges sont généralement plus
proches des faibles trafics que des trafics
autoroutiers (voir tableau ci-contre extrait de (20)).
En ce qui concerne les plateformes multimodales,
de stockage de conteneurs ou de bateaux, elles sont
plus proches des aéroports que des routes du point
de vue quantité de trafic ou intensité de charges,
mais la variabilité des charges est plus faible.
8.VII. Quelles sont les sollicitations des
ouvrages circulés ?
Le Code de la Route français (19) fixe les charges
admises à circuler sur les réseaux routiers en France
(voir encadré) ; c’est complexe et reflète la diversité
des véhicules routiers. C’est pourquoi on a défini un
« essieu de référence » : 130 kN (13t), roues
jumelées gonflées à 0,7 MPa ; tous les autres cas
sont pris en compte en appliquant au trafic d’une
charge différente un coefficient multiplicateur
censé représenter l’agressivité de cette charge par
rapport à celle de l’essieu standard.
Ces coefficients multiplicateurs permettent de
déterminer un nombre total d’essieux de référence
qui est censé avoir le même effet sur la chaussée
notamment la même fatigue, que le trafic réel et
ses différentes charges. Ce trafic varie de quelques
passages de charges par mois (ramassage des
ordures ménagères sur une voie de lotissement) à
plusieurs milliers de charges par jour (cas d’une
autoroute comme Paris-Lille). C'est-à-dire de
quelques milliers à plusieurs dizaines de millions de
charges pendant la durée de calcul.
En ce qui concerne les voies de bus guidés ou de
tramways, les charges sont proches des charges
routières, varient peu et sont plus « canalisées » ;
leurs intensités sont généralement proches de
celles des routes à moyen ou fort trafic.
En ce qui concerne les revêtements aéroportuaires,
la situation est différente : les charges varient de
façon plus importante à la fois sur le même avion
(roue de nez et atterrisseur principal) et entre les
différents avions (court, moyen et long courrier).
L’agressivité des charges est souvent amplifiée par
64
Chaussées routières
Chaussées aéronautiques
Charges appliquées
La réglementation française limite à 130 kN (13 t) la
charge à l’essieu pour les essieux isolés et à 210 kN
(21 t) pour les essieux multiples.
Pas de limitation de charges, pouvant aller jusqu’à
250-300 kN (25-30 t) à la roue.
Les pressions des pneumatiques peuvent atteindre
plus de 1,5 MPa (15 bars) pour certains types
La pression des pneumatiques ne doit pas dépasser
d’aéronefs.
0,8 MPa (8 bars).
Sur les pistes, dont la largeur peut atteindre plus de
L’application des charges présente une très faible
45 m, le trafic est dispersé et la configuration des
dispersion latérale sur une voie de circulation dont la
atterrisseurs variables d’un avion à l’autre. Sur les
largeur ne dépasse pas 3,5 m en ligne droite.
voies de dégagement ou de manœuvres les charges
sont moins dispersées.
Vitesses variables :
 très faibles, générant des phénomènes de
Les charges les plus agressives ne sont pas
poinçonnement important sur la couche
appliquées à une vitesse de plus de 80 à 90 km/h.
superficielle
 très élevées, notamment au décollage et à
l’atterrissage (supérieures à 300 km/h)
Très grande circulation de charges relativement peu
Très faible circulation de charges diverses qui induit
élevées qui engendre une fatigue principalement
une fatigue due à une répétition restreinte de
due à la répétition importante de charges (jusqu’à
charges lourdes (de l’ordre de 10 000 répétitions)
plusieurs millions de mouvements) entraînant de
engendrant de grandes déformations.
faibles déformations.
Particularités
Uni (défauts de surface) lié au confort et la sécurité
des usagers.
Déviation et interruption du trafic possible en cas
d’interventions sur la chaussée.
Pourcentage des pentes à respecter :
 profil en long  9%
 profil en travers  2,5%
 profil en travers (courbes)  7,5 ou 9%
Uni de surface lié en majeure partie à la sécurité des
avions lors du roulage à grande vitesse.
Trafic dont les contraintes d’exploitation et de
sécurité ne permettent généralement pas son
interruption ni même son aménagement sans de
grande difficultés, en vue d’entretenir les couches de
roulement.
Pourcentage des pentes à respecter :
 profil en long piste  1,5 %
 profil en travers piste  1,5%
 pente transversale voies de relation  1,5%
 pente poste de stationnement  1% dans toutes
les directions
65
8.VIII. Faut-il des joints dans les
fondations en matériaux traités
aux liants hydrauliques ?
D’une façon générale en France, la réponse est non
pour les revêtements en béton de ciment. 4
La conception et le dimensionnement des
chaussées « intègrent » la fissuration anarchique de
la fondation, ainsi que le faible risque de
« remontée » de fissure ; d’ailleurs, il est plus
fréquemment constaté que la fissuration du béton
entraîne simultanément celle de la fondation que
l’inverse.
Néanmoins, dans certains cas notamment de
fondation en béton maigre, un joint longitudinal a
été réalisé pour éviter une fissuration erratique
sous le joint du revêtement.
D’autres pays réalisent de tels joints. La difficulté
est de choisir leur emplacement par rapport aux
joints du revêtement :
• à l’aplomb des futurs joints c’est perdre une
grande partie de l’intérêt des fondations
traitées qui est de participer au transfert de
charge,
• à mi-dalle, c’est courir le risque de fissuration du
revêtement selon l’inertie (épaisseur) relative
entre lui et la fondation : plus les épaisseurs
sont voisines, plus le risque de remontée de
fissure est élevé.
Beaucoup de paramètres non maitrisés influencent
le comportement final du revêtement tels que : la
saison de mise en œuvre de chacune des couches,
l’âge relatif des matériaux notamment vis-à-vis de
leur fissuration respective, le niveau d’uni de la
fondation et la nature de l’interface avec le
revêtement. Ces paramètres rendent difficile
l’importation de pratiques étrangères avec succès
immédiat.
8.IX. Particularités des joints de
retrait
8.IX.1. Réalisation de l’amorce de
fissuration
8.IX.1.1 Moulage des joints
Moulage : mise en forme du béton durant la
période pendant laquelle il est plastique, c'est-àdire de l’ordre d’une à deux heures après le
malaxage avec l’eau (hors ajouts de retardateurs).
On peut distinguer deux types de moulage pour
l’amorce du joint :
 l’amorce est mise en forme simultanément à la
mise en place du reste du revêtement, c'est-àdire alors que le béton est soumis à la vibration ;
cela ne concerne pour l’instant que le(s) joint(s)
longitudinal(aux).
 l’amorce est faite très peu de temps après la
mise en place du revêtement ; le béton est
« remanié » et le volume de l’amorce remplace
un volume équivalent de béton qui est repoussé
dans le béton frais voisin.
Dans le premier type de moulage, le béton des
lèvres du joint a la même résistance que le reste de
la surface de roulement ; on peut utiliser les joints
longitudinaux moulés ainsi sous de forts trafics.
Dans le second type, outre certains risques de
problèmes d’uni, le béton des lèvres du joint est
moins résistant : le joint s’épaufre ; les joints
réalisés ainsi, transversaux notamment sont à
réserver aux faibles trafics. C’est une des raisons de
l’utilisation du sciage pour réaliser l’amorce des
joints transversaux de chaussées d’autoroute ou de
pistes aéroportuaires.
__________________
4
Néanmoins, la pré-fissuration est parfois recommandée pour
limiter l’impact des remontées de fissures dans les structures
bitumineuses. Pré-fissuration des assises de chaussées en
grave hydraulique, SETRA Note d'information 112, septembre
2002 (24)
66
8.IX.1.2 Sciage des joints
Matériel
Scie à disque diamanté (Figure 110) utilisées pour scier les
revêtements routiers courants et dont le disque est adapté au sciage
du béton de ciment ou scies spécialement conçues pour la réalisation
des joints de chaussées en béton.
Exceptionnellement, dans le cas d’ouvrages de faible section (bordure
de trottoir, caniveau) des scies manuelles à disques diamantés
peuvent être utilisées avec les protections de sécurité adaptées (Figure
111).
Disque diamanté
Les disques sont généralement segmentés et refroidis à l’eau ; la
concrétion diamanté est adaptée au sciage de béton résistant mais
jeune.
En effet le béton est scié seulement quelques heures après sa mise en
place (voir plus loin). Lorsque le béton contient des granulats durs, il
est nécessaire d’utiliser des disques relativement tendres afin de
couper ces granulats dans une matrice cimentaire peu résistante. Si
l’on utilise des disques moins tendres, on risque d’épaufrer le béton et
de déchausser les granulats.
L’épaisseur des disques est généralement de 5 mm, parfois plus fins.
Un montage de trois disques de diamètres différents, peut être utilisé
pour réaliser simultanément l’amorce de fissuration et le logement du
produit d’étanchéité.
Période d’intervention
Le moment où l’on va scier l’amorce de fissuration, dépend de
nombreux facteurs liés à la vitesse d’hydratation du ciment, la
température de mise en place du béton et celle des premières heures
du durcissement.
Le scieur doit être présent sur le chantier suffisamment tôt pour
pouvoir déterminer le moment de son intervention à l’aide de
méthodes indirectes d’évaluation du durcissement du béton : gravure
avec une pointe d’acier, son d’une pièce métallique, etc.
Le scieur doit disposer du matériel nécessaire pour scier les joints au
même rythme que le béton a été mis en place (Figure 112, Figure 113
et Figure 114) ; il doit disposer aussi des informations pertinentes sur
le déroulement de la journée de bétonnage pour adapter le sciage :
changement de formules, arrêts de durée significative, etc.
Si le matériel est juste suffisant, il peut y avoir intérêt à scier un joint
sur deux pour « contrôler » la fissuration précoce, puis revenir scier les
joints intermédiaires une fois le béton de la journée précédente
« contrôlé ».
Précautions à prendre
Il est prudent de disposer de disques de rechange sur le chantier,
d’autant plus qu’ils sont tendres et/ou minces.
Il est aussi prudent de disposer d’au moins une machine de secours : le
sciage ne peut en général pas attendre et un retard important entraîne
une fissuration hors joints.
Enfin, il faut disposer d’eau en quantité suffisante pour refroidir les
disques ; c’est toujours un point délicat car d’une part, les chantiers se
trouvent souvent à l’écart, et d’autre part, la taille des véhicules
pouvant circuler sur le béton jeune est très modeste.
Figure 110- Disque de sciage diamanté
Figure 111- Sciage de joint sur bordure de trottoir
Figure 112- Atelier de sciage : scies monolames
exécutant les joints transversaux et tonne à eau
pour le refroidissement des disques
Figure 113- Machine spécifique à quatre lames
pour scier le joint transversal
Figure 114- Atelier de sciage : scies monolames
exécutant les joints transversaux et
longitudinaux, en arrière-plan la réserve d’eau
pour le refroidissement des disques
67
8.IX.2. Fonctionnement des
passage des charges
joints
au
Les joints transversaux de la grande majorité des
ouvrages traités ici, routes, rues, voies de
circulation, etc., sont franchis par les véhicules et
donc par les charges qui circulent sur ces ouvrages.
Dans le cas de certains ouvrages, aires de
stationnement ou de stockage par exemple, les
joints longitudinaux sont autant circulés que les
transversaux et sont donc traités de façon
semblable (voir 8.IX.3 et suivantes). Enfin d’autres
ouvrages traités ici, ne sont en principe soumis à
aucune circulation de charges : glissières de
sécurité, caniveau et cunettes, pistes cyclables,
etc. ; le transfert de charge aux joints ne les
concerne donc pas.
D’une façon générale lorsqu’une charge se déplace
sur une chaussée, celle-ci se déforme verticalement
sous la charge ; cette déformation est d’autant plus
importante que la charge est lourde et ponctuelle,
que la structure est peu rigide et que le sol est
plastique.
68
Lorsque la charge franchit une discontinuité de la
structure, voulue ou accidentelle, la déflexion est
différente de ce qu’elle est en l’absence de
discontinuité : elle est plus importante et n’est plus
symétrique. L’intensité et la dissymétrie dépendent
de la capacité de la discontinuité à transmettre
l’effort dû à la charge d’un coté à l’autre. Les joints
sont des discontinuités voulues pour localiser la
fissuration des revêtements en béton de ciment ;
leur capacité à transmettre les efforts de part et
d’autre d’eux-mêmes est appelé « transfert de
charge » (voir 8.IX.2.1).
Le transfert de charge est le résultat de l’un ou
l’autre des phénomènes suivants, ou de leur
combinaison :
• l’engrènement des granulats et des lèvres de la
fissure du joint (voir 8.IX.2.2),
• la présence dans le joint de dispositifs
d’amélioration du transfert de charge (voir
8.IX.2.1) comme des goujons (voir 8.IX.2.3),
• la présence d’une fondation rigide et non
fissurée (voir 8.IX.2.6).
8.IX.2.1 Transfert de charge
Phénomène visé
Un revêtement en béton de ciment classique est
discontinu de par la fissuration provoquée et maîtrisée
par les joints de retrait-flexion.
Les charges qui roulent à la surface du revêtement
traversent les joints en passant d’une dalle à une autre.
Généralement, les dalles se déforment sous la charge et
d’autant plus que la charge se trouve près du joint. Sauf
lorsque les dalles sont en contact l’une de l’autre, les
déformations ne sont ni égales ni semblables : la dalle sur
laquelle roule la charge se déforme progressivement, à la
vitesse de déplacement de la charge vers le joint puis
revient brusquement à sa position de repos lorsque la
charge a traversé le joint ; inversement, la dalle sur
laquelle la charge arrive après avoir traversé le joint, se
déforme brusquement puis revient progressivement à sa
position de repos. Le schéma de la Figure 115 illustre ce
comportement sur un joint non goujonné.
Des phénomènes semblables ont lieu au niveau d'un
joint goujonné ou d'une fissure de BAC, avec une
amplitude très réduite et, en général, sans commune
mesure avec les précédentes.
Définition :
Le transfert de charge (β) est généralement exprimé de la
façon suivante :
β = (2d’/(d+d’)) x 100
d et d’ étant la déflexion (la déformation ou le
battement) de chaque côté du joint au plus près du
passage de la charge.
Dalle amont
Dalle aval
Joint transversal
Figure 115- Chargement asymétrique des chaussées
en béton aux joints.
Temps ou déplacement de la charge
Dalle amont
Dalle aval
Déflexion ou
déformation
Figure 116- Courbes de battement de dalles
(exemple)
Appareil de mesure :
On utilise généralement divers dispositifs avec ou sans
référence fixe. Dans le premier cas, il s’agit par exemple
de déflectographe ou de poutre BENKELMAN adaptés à
la mesure du battement (double capteur) et dans le
second cas, de capteurs inertiels de type géophone ou
accéléromètre.
Dans tous les cas, le résultat est présenté sous forme de
courbes de la déflexion en fonction du déplacement de la
charge ou du temps ce qui revient au même, la charge
d’épreuve se déplaçant à vitesse constante la plupart du
temps (voir Figure 116).
69
8.IX.2.2 Engrènement des granulats
Les joints de retrait-flexion transversaux sont le plus
souvent constitués d’une amorce de fissuration réalisée
perpendiculairement à la surface du revêtement avant
que le retrait du béton soit significatif (sciage selon
3.I.2.1, moulage selon 3.I.1.3), qui se prolonge par une
fissure jusqu’à la base du revêtement, provoquée par ce
retrait.
La fissure qui a généralement lieu lorsque le béton est à
peine durci (quelques heures ou quelques jours après la
mise en œuvre), contourne une grande partie des
granulats : les deux extrémités de dalle de part et d’autre
de la fissure sont donc « rugueuses » et parfaitement
imbriquables
l’une
dans
l’autre,
conjuguées
« naturellement » (Figure 117).
Lorsque la fissure est peu ouverte, tout mouvement
vertical d’une dalle entraîne le même mouvement de
l’autre dalle, les deux extrémités conjuguées se
comportant comme deux engrenages. Lorsque le
mouvement est le résultat d’une charge qui traverse le
joint, cette capacité d’une dalle à entraîner l’autre est le
résultat de « l’engrènement » du joint ; c’est le
« transfert de charge » décrit en 8.IX.2.1.
Intuitivement, lorsqu’on fait tourner un engrenage le
second tourne aussi pour autant qu’il n’y ait pas ou peu
de jeu entre les dentures. Il en est de même pour le joint,
lorsque la fissure est fermée ou très peu ouverte, l’été le
plus souvent, le transfert de charge est très bon. Au
contraire, lorsque la fissure a une ouverture importante,
l’hiver, le transfert de charge est médiocre voire nul si
l’ouverture est telle que les « dents » n’entrent pas en
contact lorsque la déflexion maximale de la dalle chargée
est atteinte. En outre, l’engrenage en béton s’use sous
l’action du trafic et le jeu peut devenir suffisant pour que
le transfert de charge soit nul même fissure fermée (21).
70
Figure 117- Joint des retrait-flexion. Engrènement
des deux dalles adjacentes
8.IX.2.3 Dispositifs d’amélioration du transfert de
charge
Plusieurs dispositifs ont été développés pour améliorer la
qualité et la durabilité du transfert de charge :
* les fers de liaison,
* les goujons et dispositifs analogues.
Le fer de liaison est une armature en acier à haute
adhérence de 10 à 15 mm de diamètre, ancrée de
chaque côté de la fissure ou du joint de construction. En
maintenant fermée la fissure les fers de liaison assurent
un engrènement sans jeu pendant une grande partie de
la durée de service (plus de 60 %, tant que les fers ne se
corrodent pas notamment). Le transfert est élevé et
l’absence de mouvement relatif des deux dalles évite
l’usure de l’engrènement.
Cependant, en ce qui concerne les joints transversaux
cette solution, utilisée en France à la fin des années
cinquante, conduit rapidement au béton armé continu
du fait qu’il est souvent nécessaire d’armer les dalles
entre les joints ; elle a été assez vite abandonnée en
France au profit des goujons lorsque le trafic justifiait une
amélioration du transfert de charge au joints de retraitflexion. Les fers de liaison ont donc été rapidement
réservés aux joints longitudinaux (voir 8.IX.3.2).
Les goujons sont des barres métalliques lisses
cylindriques de 25 à 40 mm de diamètre, posés
parallèlement à la surface du revêtement et à l’axe de la
chaussée (Figure 118). Le diamètre et le nombre de
goujons sont calculés pour assurer le transfert de charge
lorsque le joint est ouvert tout en minimisant la
contrainte de compression dans le béton au droit du joint
provoquée par le goujon. Il doit résister au cisaillement, à
la flexion, être protégé contre la corrosion (Figure 119) et
glisser sans difficulté dans son logement pour permettre
le retrait et la dilatation du béton (voir 3.I.1.2).
La principale difficulté dans l’utilisation des goujons est
leur mise en place qui doit garantir le parallélisme des
goujons entre eux, avec l’axe de la chaussée et avec la
surface de roulement. C’est la principale raison de
l’apparition de dispositifs analogues visant à maintenir la
possibilité d’alimentation frontale de la MCG, et limiter
l’importance du « parallélisme ». Les progrès sensibles
dans l’introduction des goujons dans le béton frais
immédiatement derrière la MCG, ont limité l’usage de
ces dispositifs.
Figure 118- Joint de retrait-flexion avec goujon
Figure 119- Goujons
En haut, goujon après 20 ans de service environ ; à
l'époque, une moitié seulement était protégée contre la
corrosion.
Au milieu, goujon protégé par une enveloppe en PVC ; c’est
le plus utilisé en France actuellement.
En bas, goujon protégé par un film de bitume, le plus utilisé
dans le monde.
71
8.IX.2.4 Joints de retrait-flexion inclinés
Une autre façon de réduire les effets négatifs des
réductions hivernales du transfert de charge, ainsi que
le bruit au passage du joint non goujonné, est de
l’incliner d’environ 15° (Figure 120).
En inclinant le joint comme l’indique le schéma cicontre, la roue ou le jumelage gauche d’un essieu
franchit le joint transversal en premier (lorsque les
véhicules circulent à droite évidemment, c’est l’inverse
lorsqu’ils circulent à gauche). La dalle « aval » est alors
déjà chargée (et déformée) lorsque la roue ou le
jumelage droit franchit à son tour le joint.
Cette disposition est d’autant plus bénéfique que le
côté gauche de la dalle est généralement adjacent à un
joint longitudinal assurant un transfert de charge avec
l’autre voie du revêtement, alors que le côté droit est
bordé d’un joint libre plus déformable.
L’évolution des charges (tridem à pneumatiques larges)
rend cette solution moins adaptée ; on devrait
s’orienter vers des joints orthogonaux goujonnés.
Figure 120- Joint transversal incliné : la roue ou le
jumelage gauche d’un essieu franchit le joint
transversal en premier
72
8.IX.2.5 Intervalle variable entre joints de retrait-flexion
Le choix de séquences pseudo-aléatoires pour les intervalles
variables entre joints transversaux (Figure 121) répond à un
double objectif :
1. éviter la mise en résonance des charges circulant sur la
chaussée,
2. réduire la monotonie des bruits d’impact au passage des
joints.
La mise en résonance des charges, notamment des charges
lourdes, provoque l’apparition de surcharges dynamiques
pouvant se localiser aux joints et en accélérant la dégradation.
En réduisant ce phénomène on peut espérer améliorer la durée
de service du revêtement.
Cette méthode est aussi applicable aux joints orthogonaux.
Figure 121- Séquence d’intervalles entre joints
transversaux généralement utilisée en France
73
8.IX.2.6 Fondations traitées
Au contraire des matériaux granulaires non traités, les
matériaux traités aux liants hydrauliques le plus souvent,
ou aux liants bitumineux, sont cohérents et ont des
propriétés mécaniques significatives.
En plus de leur rigidité qui réduit le travail de la couche
de béton de ciment, les fondations réalisées avec ces
matériaux apportent un complément de transfert de
charge : la couche de fondation se déforme (se déplace
verticalement vers le bas) sous la dalle « amont » au fur
et à mesure que la charge approche du joint et cette
déformation traverse le joint avant la charge, entrainant
un début de déformation de la dalle « aval » réduisant
d’autant le travail du joint.
Le Tableau 2 et la Figure 122 montre l’apport bénéfique
des fondations traitées sur l’évolution du transfert de
charge sous trafic.
Références
• B. E. Colley and H. A. Humphrey, "Aggregate Interlock at
Joints in Concrete Pavements" Highway Research Board
Record No. 189, Highway Research Board, 1967 (21 pp. 118)
• L. D. Childs and C. G. Ball, "Tests of Joints for Concrete
Pavements" Portland Cement Association, 1975 (22)
• L. D. Childs and P. J. Nussbaum, "Repetitive Load Tests of
Concrete Slabs on Cement-Treated Subbases" Portland
Cement Association, 1975 (23)
Épaisseur Support de dalle
de dalle,
cm
Type
k, pci
18
23
18
Transfert de charge1
au joint à 0,9 mm
d’ouverture, en %
Initial Après 106
chargements
90
5
93
29
88
9
Forme
89
Forme
89
Fondation 145
granulaire
23
Fondation 145
96
52
granulaire
23
Fondation 452
98
77
en MTLH
1- Le transfert de charge au joint est déterminé par :
β = (2d'/(d + d')) X 100, où d est la déflection du coté
chargé du joint et d' celle du coté adjacent.
k : Module de réaction (ou module de WESTERGAARD),
en France, exprimé en MN/m3 (méga newton par
mètre cube) ou en MPa/m (méga pascal par mètre),
pci : pounds per square inch par inch de déflection, ou
pounds per cubic inch ; 1 pci = 0,27 MPa/m
MTLH : matériau traité au liant hydraulique
Tableau 2- Transfert de charge au joint
Figure 122- Effet du traitement de la fondation sur
l’évolution du transfert de charge sous charges
74
8.IX.3. Cas particulier des joints
longitudinaux - Transfert de charge
Lorsque les joints longitudinaux sont franchis par
des charges, ils se comportent de la même façon
que les joints transversaux (voir 8.IX.2). Selon
l’usage du revêtement, les joints longitudinaux sont
franchis par des charges plus ou moins lourdes et
plus ou moins fréquentes.
On peut classer les usages du revêtement en deux
catégories :
• revêtements circulés quasiment exclusivement
par des charges qui se déplacent parallèlement
à la mise en œuvre du béton. Il s’agit des
ouvrages dont la longueur est très grande voire
extrêmement grande vis à vis de leur largeur. Ce
sont essentiellement des routes et autoroutes,
mais aussi des pistes d’atterrissage-décollage ou
des voies de circulation d’aérodromes, BHNS et
trams sur pneus. Les points singuliers tels que
carrefours et traversées, insertion de voies, sont
à considérer comme les revêtements de l’autre
catégorie.
• revêtements circulés par des charges dont une
partie
non
négligeable
se
déplace
perpendiculairement
ou
quasiment
perpendiculairement à la direction de la mise en
œuvre du béton. Il s’agit des ouvrages dont la
longueur est peu différente de leur largeur. Ce
sont les aires de stationnement d’aérodromes
ou les plates-formes de stockage de conteneurs,
auxquels il faut ajouter les croisements des
ouvrages définis précédemment.
Dans les deux cas, les joints longitudinaux de
construction constituent une partie des limites de la
chaussée ou de l’aire revêtue, mais ils sont aussi
complémentaires des joints de retrait-flexion pour
découper le revêtement en dalles dont les
dimensions rendent suffisamment faibles les
probabilités de fissures précoces de retrait hors
joint.
Pour les revêtements de la première catégorie, les
joints longitudinaux sont franchis par les charges
sous un angle faible et par une petite partie du
trafic lourd ; ils ne comporteront aucune disposition
particulière dans le cas des faibles trafics (voirie
tertiaire) ;
seuls
les
joints
transversaux
comporteront des dispositions particulières dans le
cas de trafic intense et de charges lourdes (voiries
secondaires et primaires, autoroutes), et tous les
joints comporteront ces dispositions dans le cas de
trafic élevé de charges extrêmement lourdes
(aéroports).
Pour les revêtements de la seconde catégorie, les
joints longitudinaux sont franchis par une grande
partie du trafic lourd sous des angles élevés, voire
par tout le trafic perpendiculairement comme les
joints transversaux de la catégorie précédente ; ils
ne comporteront aucune disposition particulière
dans le cas des faibles trafics de charges moyennes,
et tous les joints en comporteront si le trafic est
intense et/ou les charges lourdes à très lourdes.
Dans le cas des revêtements de la première
catégorie définie en 8.IX.3, la charge se déplace
quasiment parallèlement au joint et le franchit très
lentement sur plusieurs dizaines de mètres.
L’importance du transfert de charge pour la durée
de service du revêtement est nettement plus faible
que dans le cas des revêtements de la seconde
catégorie : les intensités de trafic de charges
lourdes au-delà desquelles seront introduits des
dispositions pour améliorer le transfert de charge
sont très différentes.
Dans le cas des revêtements de la seconde
catégorie du 8.IX.3, les intensités de trafic justifiant
la mise en place de goujons ou de joints conjugués
avec fers de liaisons, sont identiques à celles
justifiant la mise en place de goujons dans les joints
transversaux (voir 3.I.1.1).
75
8.IX.3.1 Joints longitudinaux avec goujons
La mise en place des goujons se fait sur panier
préfabriqué dans le cas de joint longitudinal de retraitflexion (entre joints de construction) et dans les
coffrages des joints de construction lorsque ceux-ci sont
coffrés. Lorsqu’ils sont réalisés par coffrage glissant, les
goujons peuvent être introduits dans le béton frais avec
un risque éventuel de détérioration de l’uni du bord de
dalle en raison du supplément de volume que constitue
le goujon, ou plus souvent, introduits dans un forage du
béton durci jeune ; le diamètre du forage doit être
légèrement supérieur à celui du goujon pour l’introduire
facilement avec le produit de scellement (Figure 125 à
Figure 124).
Figure 125- Joint longitudinal de construction - Forage du
béton durci jeune
Figure 123- Joint longitudinal de retrait : mise en place
des goujons sur panier avant coulage de la bande
Figure 124- Joint de construction lisse avec goujons
Figure 126- Joint longitudinal de construction - Mise en
place des goujons avant coulage de la bande adjacente
76
8.IX.3.2 Joints longitudinaux conjugués avec fers de
liaison
Historiquement, les fers de liaison ou barres d’ancrage,
étaient utilisés dans des joints transversaux pour en
empêcher l’ouverture, en alternance avec des joints
avec goujons ; cette alternance permettait de limiter la
longueur « tendue » afin de permettre le retrait du
béton sans risque de fissures anarchiques hors joints.
Ces structures relativement complexes n’étaient pas
bien adaptées à la mécanisation et aux forts
rendements qu’elle permettait.
Les fers de liaison ont donc été assez rapidement
réservés aux joints longitudinaux des revêtements pas
trop larges, de l’ordre de 15 m maximum. Au-delà, dans
le cas de piste d’aérodrome par exemple on peut
alterner joints longitudinaux liaisonnés et goujonnés,
ou, comme pour les plates-formes de stationnement ou
de stockage de conteneurs, passer aux goujons.
Les joints de construction longitudinaux avec fers de
liaison sont systématiquement des joints conjugués : la
première bande de revêtement est coffrée (fixe ou
glissant) avec une clé (trapézoïdale ou sinusoïdale) ; la
seconde bande se moule sur la surface ainsi formée
(Figure 127).
La mise en place des fers de liaison se fait sur panier
préfabriqué dans le cas de joint longitudinal de retraitflexion (entre joints de construction) et dans les
coffrages des joints de construction lorsque ceux-ci sont
coffrés. Lorsqu’ils sont réalisés par coffrage glissant, les
fers de liaison peuvent être introduits dans le béton
frais avec un risque de détérioration de l’uni du bord de
dalle beaucoup plus faible que dans le cas des goujons
(le volume supplémentaire du fer est plus faible), ou
plus souvent, introduits dans un forage du béton durci
jeune (Figure 128) ; le diamètre du forage doit être
légèrement supérieur à celui du fer de liaison pour
l’introduire facilement avec le produit de scellement.
Figure 127- Joint conjugué de construction avec fer de
liaison ou barre d’ancrage
Figure 128- Moulage d’une clé sinusoïdale- Les barres
d’ancrages seront mise en place par forage et
scellement
77
8.IX.4. Choix des « clefs » des joints
longitudinaux conjugués en
fonction des propriétés
rhéologiques du béton frais
Les profils donnés aux joints longitudinaux ont pour
objectif d’améliorer le transfert de charge de ces
joints par rapport à un bord lisse perpendiculaire à la
surface du revêtement.
La problématique de ces joints est double :
• l’exécution du profil est largement dépendante de
la « moulabilité » du béton et de la complexité du
dit profil,
• l’efficacité du transfert de charge et sa durabilité,
qui dépend notamment de la présence de fer de
liaison ou de goujons.
En fait, c’est la « moulabilité » et la « démoulabilité »
du béton frais qui sont significatives et que l’on peut
définir ainsi :
• un béton particulièrement maniable sous
vibration remplissant facilement les formes du
« coffrage »,
• un béton très peu déformable sous son propre
poids hors vibration et « décoffré ».
Il s’agit donc de bétons à faible temps d’écoulement
au maniabilimètre et d’affaissement au cône quasi nul
(classe S1 selon NF EN 206-1).
78
8.IX.4.1 Facilité et qualité d’exécution des
« clefs » et moulabilité du béton
La moulabilité du béton est une propriété très proche
de la maniabilité ; elle est influencée par les
caractéristiques des mêmes constituants du béton et
dans le même sens, mis à part peut-être le dosage en
eau dont « l’excès » empêche le démoulage rapide du
béton. En effet, dans la très grande majorité des mises
en œuvre de routes, pistes et aires de stationnement
ou de stockage, des machines à coffrage glissant sont
utilisées ; ces machines mettent en forme le béton
dans la zone de vibration et le béton sort du moule au
plus 2 à 3 minutes plus tard.
Comme la maniabilité, la moulabilité dépend de
l’angularité des granulats ainsi que de leur rugosité et
de la vitesse d’écoulement des fines, ciment compris.
La moulabilité dépend aussi de la présence et des
propriétés principales ou secondaires d’adjuvants.
Enfin, comme la maniabilité, la moulabilité s’apprécie
sous vibration puisque c’est le mode de mise en
œuvre quasi exclusif du béton « à plat » : moins la
moulabilité est bonne, plus l’énergie de mise en
œuvre doit être importante.
8.IX.4.2 Granulats
Le Tableau 3 suivant donne qualitativement la
moulabilité que l’on peut attendre avec certains types
de sables et de granulats.
Gravillons
alluvionnaires
Gravillons concassés de forme
médiocre à mauvaise (A20)
Moulabilité bonne ; forme
complexes éventuellement
réalisables à la machine à
coffrage glissant
Moulabilité moyenne ; forme
peu complexes
éventuellement réalisables à
la machine à coffrage glissant
Sable de roche à grain très
fin concassée
Situation peu fréquente
(calcaire dur par exemple)
Moulabilité moyenne ; forme
peu complexes
Moulabilité médiocre ; forme
simples réalisables à la
machine à coffrage glissant
Sable de roche
métamorphique à gros
Situation peu fréquente
grain concassée (roche
porphyrique par exemple)
Moulabilité médiocre ; forme
simples éventuellement
réalisables à la machine à
coffrage glissant
Moulabilité très médiocre ;
forme très simples
Sable alluvionnaire
Très bonne moulabilité ;
formes complexes
réalisables à la machine
à coffrage glissant
Gravillons concassés de
bonne forme 5 (A20)
Par « alluvionnaires », on entend matériaux issus du lit majeur des cours d’eau (rarissime), du lit mineur ou de plaines alluviales (de
plus en plus rares) ou d’alluvions marines correctement dessalées et si possible décoquillées (rares).
Par « forme très simple », on entend la section de base rectangulaire ou légèrement trapézoïdale, la plus couramment réalisée sur
route ou piste. Par « forme simple », on entend les formes précédentes mais aussi les bordures de trottoir sans fil d’eau, les
caniveaux à double pente peu profonds, etc. Par « forme peu complexe », on entend les formes précédentes mais aussi les joints
longitudinaux à profil simple du type trapézoïdal, les barrières de sécurité, les caniveaux rectangulaires profonds, etc. Par « forme
complexe », on entend les formes précédentes mais aussi les joints longitudinaux à profil complexe, sinusoïdal notamment, les
barrières de sécurité avec caniveau à fente intégré, etc.
Tableau 3- Niveau de moulabilité possible avec divers types de gravillons et de sables
__________________
5
La forme des gravillons est déterminée par l’essai d’aplatissement (A). Le coefficient d’aplatissement caractérise la forme du granulat à partir de
sa plus grande dimension et de son épaisseur. Plus A est élevé, plus le gravillon contient d’éléments plats. Une mauvaise forme à une incidence
sur la maniabilité et favorise la ségrégation. Extrait de « Les constituants des bétons et des mortiers », Fiches Techniques (Tome 1) Collection
technique CIMbéton G10 (25)
79
8.IX.4.3 Adjuvants
Généralement
les
plastifiants
et
les
superplastifiants ont un effet positif sur la
moulabilité du béton, car ils agissent aussi sur la
thixotropie du béton frais. Ce ne sont pas les seuls :
d’autres adjuvants ont un effet secondaire
plastifiant. C’est par exemple le cas des entraîneurs
d’air ; les très nombreuses bulles d’air
microscopiques qu’ils permettent d’introduire et
dont le rôle principal est de rompre la continuité du
réseau capillaire de la porosité, sont autant de fines
d’excellente forme.
Cependant, ces adjuvants ont aussi parfois un effet
secondaire retardateur de prise qui peut causer
quelques difficultés à l’organisation du chantier,
notamment au sciage des joints par exemple. On ne
peut donc pas corriger avec les adjuvants toutes les
difficultés liées aux granulats et surtout au sable.
8.IX.4.4 Vibreurs internes
La puissance des vibreurs internes et leur position
par rapport au moule qui donne la forme au béton
sont importantes. Dans tous les cas, le moule doit
se trouver dans la zone d’action maximale du ou
80
des vibreurs. Plus les vibreurs sont puissants, plus
on pourra mettre en œuvre des bétons peu
maniables, peu moulables, et qui garderont leur
forme au démoulage quasi immédiat, car bien
compactés y compris dans les formes assez
complexes que constituent les joints à clefs.
En outre, si pour une raison quelconque, la section
de l’ouvrage mis en œuvre par machines à coffrage
glissant, change, il est indispensable que ce
changement se face entièrement dans la zone où
l’action des vibreurs internes est la plus efficaces.
C’est le cas par exemple, du bord d’attaque de la
plaque qui moule la surface de la chaussée, qui doit
se trouver largement dans la zone où le béton est
quasi liquide sous l’effet de la vibration.
8.IX.4.5 Conclusion
Si la moulabilité du béton est moyenne à très
bonne, il est possible d’envisager des joints à clef
d’autant plus complexe que la moulabilité est
bonne ; sinon, il vaut mieux préférer les goujons
éventuellement mis en place après forage du béton
durci jeune.
BIBLIOGRAPHIE
1. Loi n°83-630 du 12 juillet 1983 relative à la démocratisation des enquêtes publiques et à la protection de
l'environnement . Journal Officiel de la République Française. Paris : s.n., 1983. 13 juillet 1983.
2. Joint Design for Concrete Highway and Street Pavements. s.l. : Portland Cement Association, 1975.
3. Eisenmann, J. Analysis of restrained curling stresses and temperature measurements in concrete
pavements. s.l. : American Concrete Institut. Vol. SP 25.
4. Chaussée en béton de ciment . norme NF P 98-170. Paris : AFNOR, 2006.
5. Chaussée en béton. Guide technique. Paris : SETRA-LCPC.
6. Produit de colmatage à froid. norme NF EN 14188-2. s.l. : AFNOR.
7. Produit de colmatage à chaud. norme NF EN 14188-1. Paris : AFNOR.
8. Chaussées en béton - Partie 3 : spécifications relatives aux goujons à utiliser dans les chaussées en béton.
NF EN 13877-3. Paris : AFNOR, Avril 2005.
9. Voiries et aménagements urbains en béton (3 tomes). Collection technique. Paris : CIMbéton, 2009. Vol.
T50.
10. Ronds laminés à chaud - Dimensions et tolérances sur la forme et les dimensions. NF EN 10060. Paris :
AFNOR, Juin 2004.
11. Bordures en béton extrudé. Guide pratique . s.l. : SPECBEA.
12. Carrefours giratoires en béton- Guide de dimensionnement. Collection Technique. s.l. : CIMBÉTON, 2003.
Vol. T63.
13. Entretien des chaussées en béton. Guide pratique. Paris : SPECBEA.
14. C. Ployaert, L. Rens, P. Van Audenhove,. Réparation et entretien des routes en béton de ciment.
Bruxelles : FEBELCEM, 2007.
15. POWERS, T.C. The properties of fresh concrete . New York, USA : J. Wiley & Sons, Inc., 1968.
16. MITANI, H. Variations volumiques des matrices cimentaires aux très jeunes âges : approche expérimentale
des aspects physiques et microstructuraux. Thèse de doctorat. Paris : Ecole National des Ponts et
Chaussées, Février 2003.
17. Brooks, A.M. Neville & J.J. Concrete Technology. s.l. : Longman Scientific & Technical, 1990.
18. Neville, A. M. Properties of concrete. London : Pitman, 1973.
19. Partie réglementaire, Livre III : Le véhicule, Titre Ier : Dispositions techniques, Chapitre II : Poids et
dimensions, Section 1 : Poids, Article R312-4,. Code de la route. janvier 2004.
20. Les chaussées aéronautiques . s.l. : DGAC-département Génie civil et pistes, 2011. ISBN 2-11-094294-0.
21. B. E. Colley and H. A. Humphrey. Aggregate Interlock at Joints in Concrete Pavements. Highway Research
Board Record. s.l. : Highway Research Board, 1967. Vol. No. 189.
22. Ball, L. D. Childs and C. G. Tests of Joints for Concrete Pavements. Chicago : Portland Cement Association,
1975.
23. Nussbaum, L. D. Childs and P. J. Repetitive Load Tests of Concrete Slabs on Cement Treated Subbases.
Chicago : Portland Cement Association, 1975.
24. Préfissuration des assises de chaussées en grave hydraulique . Note d'information. Paris : SETRA,
septembre 2002. Vol. 112.
25. Les constituants des bétons et des mortiers. Fiches Techniques. s.l. : CIMbéton. Vol. Tome 1, G10.
81
GLOSSAIRE
……………..
Arase de terrassement
Surface supérieure du sol support caractérisée par un niveau de performance.
L’arase de terrassement est confondue avec la plate-forme de chaussée en
l’absence de couche de forme.
Armature
Barre d’acier incorporée dans le béton pour contrôler la fissuration et/ou
assurer une résistance en traction.
retour
Assise de chaussée
Élément structurel principal d’une chaussée. L’assise peut être mise en œuvre
en une ou plusieurs couches appelées couche de base, couche de fondation.
Béton bouchardé
Procédé de traitement de surface utilisant des « bouchardes » mécaniques
(marteaux à panne dentée). Ce traitement permet de donner (ou redonner)
une micro et une macro rugosité au revêtement par fracturation mécanique du
mortier et des granulats. Le traitement peut être assez « violent » et fragiliser la
surface ; à réserver aux voiries à faible et surtout très faible trafic, voies
piétonnes notamment.
Béton de ciment
Mélange intime de sable, gravillons, cailloux, ciment et eau dans des
proportions permettant d’obtenir les caractéristiques recherchées à la fois du
béton frais et du béton durci ; le mélange peut aussi comporter des fines
d’apport et des adjuvants.
retour
Béton de ciment mince
collé (BCMC)
Couche de béton d'épaisseur comprise entre 6 et 12 cm, collé sur un support
bitumineux.
retour
Béton de roulement
Béton utilisé pour la couche de roulement. Dans la technique des chaussées en
béton de ciment, les couches de base et de roulement forment une seule et
même couche appelée couche de roulement. Le béton de roulement peut être
réalisé avec deux bétons de caractéristiques différentes, réalisé «frais sur frais»
seule la couche supérieure doit vérifier les caractéristiques d'usage. retour
Béton drainant
Béton pour lequel on a défini, au moment de l'étude, la proportion des
constituants solides pour avoir, une fois le béton en place, un pourcentage de
vides communicants (ou porosité ouverte) supérieur à 10 %. retour
Béton grenaillé
Procédé de traitement de surface voisin du béton bouchardé mais la
fracturation de surface est obtenue par la projection d’une multitude de petites
billes d’acier. Le traitement est moins violent, ne donne (ou redonne) qu’une
micro rugosité de surface plus durable que celle obtenu par bouchardage. Assez
souvent utilisé en entretien de chaussées à fort voire très fort trafic.
Béton imprimé
Procédé de traitement de surface à base de « moules » en silicone ou
caoutchouc, permettant de donner au revêtement l’apparence d’un
revêtement en pierre ou en pavés, voire en bois. Surtout utilisé en voirie à
faible et surtout très faible trafic, voies piétonnes notamment.
Béton maigre
Béton, dont le dosage en ciment est usuellement compris entre 150 et 250
kg/m3.
retour
Cailloux
Partie des granulats ayant la plus grande dimension granulaire ; les granulats
constitue la partie non réactive du mélange « béton ». retour
82
GLOSSAIRE……………..
Calepinage
Le calepinage est le dessin, sur un plan ou une élévation, de la disposition
d'éléments de formes définies pour former un motif, composer un assemblage,
couvrir une surface ou remplir un volume. Le calepinage est par exemple
nécessaire lors de la planification de carrelages, de couvertures, de joints, etc.
En général, le calepinage vise à déterminer avec précision :
 La manière dont les éléments sont disposés (notamment pour
"résoudre" les cas particuliers comme les angles ou les jonctions);
 Les types d'éléments nécessaires;
 Le nombre d'éléments de chaque type nécessaires.
Le calepinage s'avère indispensable lorsqu'il faut prévoir les matériaux
nécessaires à la réalisation d'un chantier, à chiffrer son coût, à préparer les
commandes ou à optimiser les découpes. Certains professionnels
orthographient le mot calpinage. Extrait de "Calepinage." Wikipédia,
l'encyclopédie libre. 2012,
retour
Charge de référence
La charge de référence utilisée pour le dimensionnement est représentée par
l’un des jumelages de l’essieu de référence. Il est décrit à l’aide de deux disques
de 0,125 m de rayon, d’entre-axe 0,375 m et exerçant en surface de chaussée
une pression uniformément répartie de 0,662 MPa ; les effets de l’autre demiessieu sur les points situés à l’aplomb de ce jumelage sont négligés
Chaussée
Structure composée d’une ou plusieurs couches destinée à faciliter le passage
de la circulation sur le terrain.
retour
Chaussée (en béton)
liaisonnée
Chaussée en béton pour laquelle on insère, au niveau des joints longitudinaux,
des barres d'acier appelées «fers de liaison» dont le rôle est d'assurer la
couture du joint. Ces fers de liaison sont disposés perpendiculairement aux
joints. Ces fers de liaison peuvent également être insérés dans certains joints
transversaux (joint d'arrêt de chantier par exemple).
Chaussée (en dalle de
béton) goujonnée
Chaussée en béton pour laquelle on insère, au niveau des joints transversaux,
des barres d'acier appelées «goujons» qui permettent d'assurer, partiellement
ou totalement, le transfert de charge. Ces goujons sont disposés parallèlement
à l'axe de la chaussée. Dans certains cas, lorsque les aires sont importantes
comme dans le cas des chaussées aéronautiques destinées à recevoir un trafic
lourd, les joints longitudinaux sont munis de goujons
Chaussée en béton
armé continu
Chaussée en béton pour laquelle on dispose, dans l'épaisseur de la dalle, une
nappe «continue» d'armatures longitudinales destinées à répartir la fissuration
transversale de retrait. Cette nappe peut comporter plusieurs niveaux
d'armatures, en plans parallèles. Généralement, on dispose également des fers
de liaison au droit des joints longitudinaux. Ces chaussées ne disposent pas de
joints transversaux en dehors des joints d'arrêts et des joints de dilatation au
droit de point singulier.
83
Chaussée en béton
dénudé (encore
appelée béton
désactivé)
Chaussée en béton pour laquelle on a, par un moyen mécanique approprié,
éliminé le mortier de surface afin de mettre en relief les gravillons du béton. Le
moyen le plus souvent utilisé pour obtenir la rugosité souhaitée est le brossage
avec ou sans eau. Cependant, on utilise aussi préalablement au brossage, un
retardateur de surface pulvérisé très peu de temps après la mise en place du
béton ; le dosage est réglé pour que le brossage intervienne généralement 24 h
plus tard.
Chaussée en béton
strié
Chaussée en béton à la surface de laquelle on a réalisé des stries. Cette
opération est le plus souvent effectuée à l'aide d'un balai passé
transversalement à l'axe de la chaussée. On assimile à ce type de traitement, le
passage de la toile de jute humide. Dans ces conditions c'est le mortier du
béton qui assure la fonction de couche d'usure
Chaussée en dalle de
béton
Chaussée en béton dans laquelle on réalise des amorces de fissuration,
appelées «joints», transversales et longitudinales afin de localiser la fissuration
de retrait
Chaussées à assises
traitées aux liants
hydrauliques
Structures composées d’une couche de surface bitumineuse sur une assise en
matériaux traités aux liants hydrauliques.
Chaussées à structure
inverse
Structures composées de couches bitumineuses, sur une couche en grave non
traitée, reposant elle-même sur une couche de fondation en matériaux traités
aux liants hydrauliques.
Chaussées à structure
mixte
Structures composées d’une couche de surface et d’une couche de base en
matériaux bitumineux sur une couche de fondation en matériaux traités aux
liants hydrauliques. Le rapport K de l'épaisseur de matériaux bitumineux à
l'épaisseur totale de chaussée est compris entre 0,4 et 0,5.
Chaussées en béton de
ciment
Structures comportant une couche de base-roulement en béton de ciment de
plus de 0,12 m.
Chaussées souples
Structures comportant une couverture en matériaux bitumineux d’épaisseur
inférieure ou égale à 0,12 m, parfois réduite à un enduit pour les chaussées à
très faible trafic ou à un béton bitumineux souple, reposant sur une ou
plusieurs couches de matériaux granulaires non traités.
Ciment
Liant minéral qui durcit en réagissant avec l’eau du mélange ; il est dit
« hydraulique » non seulement car il réagit avec l’eau, mais parce qu’il durcit en
milieu humide et même dans l’eau. Ceci le distingue de l’autre grande famille
de liants minéraux, les chaux, dites « aériennes » car elles durcissent dans l’air
par réaction avec le gaz carbonique.
Classe de trafic
Déterminée à partir du trafic journalier moyen (TMJA), notée Ti.
Coefficient
d’agressivité moyen
CAM
Le coefficient d’agressivité moyen d’un trafic donné est l’agressivité du trafic
poids lourds considéré, divisé par le nombre de poids lourds constituant ce
trafic
Couche
Élément structurel d’une chaussée, composé d’un seul produit normalisé. Une
couche peut être répandue en une ou plusieurs couches élémentaires
84
Couche de forme
Couche de transition entre la partie supérieure des terrassements et les
couches de chaussées, permettant en fonction des caractéristiques des
matériaux de remblai ou du terrain en place, d’atteindre les caractéristiques
géométriques, mécaniques, hydrauliques et thermiques prises comme
hypothèses dans la conception et le calcul de dimensionnement de la chaussée.
La couche de forme peut être constituée de matériaux en place ou rapportés,
traités ou non traités.
Couche de liaison
Couche de chaussée entre la couche de roulement et l’assise.
Couche de roulement
Couche supérieure de la chaussée en contact avec la circulation. La surface de
la couche de roulement doit présenter des caractéristiques de résistance à
l'usure et au polissage suffisantes pour assurer la sécurité des usagers pendant
5 à 10 ans. Cette propriété est vérifiée si le béton constituant cette couche
comporte au moins 450 kg de gravillons par mètre cube, présentant la qualité
requise pour couche de roulement.
Couche de surface
Couche de la chaussée en contact avec la circulation. La couche de surface peut
être mise en œuvre en une ou plusieurs couches appelées couche de roulement
et couche de liaison.
Couche élémentaire
Élément de chaussée mis en œuvre en une seule opération.
Essieu de référence
Essieu simple à roues jumelées de charge P0 égale à 130 kN.
Fer de liaison
Barre d’acier servant à garder les joints fermés généralement pour les joints
longitudinaux, dans une chaussée en béton.
Fines
Matériau souvent inerte, parfois réactif, ayant une granulométrie, une finesse,
voisine de celle du ciment.
Garnissage
Opération qui consiste à remplir le réservoir constitué par l’élargissement du
haut de l’amorce de fissuration des joints, avec un produit de garnissage dans le
but d’assurer l’étanchéité du joint et par extension celle du revêtement.
Goujon
Barre en acier lisse enduite qui passe dans les dalles adjacentes au niveau du
joint de chaussée en béton afin d’améliorer le transfert des charges en
transmettant l’effort tranchant de part et d’autre de la fissure du joint.
Gravillons
Partie des granulats ayant une dimension granulaire moyenne.
Interface
Surface de contact entre deux couches de chaussées, de même nature ou de
nature différente.
Laitance
En général, substance blanche et molle ressemblant à du lait caillé ; on désigne
ainsi le sperme des poissons mâles mais aussi la partie du béton de ciment qui
remonte à la surface pendant la vibration, constituée de ciment, d’eau (et
d’adjuvants) et d’ultra fines des granulats. Par extension, les « sciures » du
béton provoquées par le sciage en présence d’eau des amorces de fissuration
des joints.
Longueur d'ancrage
La longueur d'ancrage (ou de scellement droit), est la longueur sur laquelle il
faut associer l'acier et le béton pour qu'à la sortie de l'ancrage, l'acier puisse
travailler en traction jusqu’à sa limite élastique.
85
Machine à coffrage
glissant (MCG)
Machine automotrice se déplaçant sur 2 ou 4 chenilles et assurant la mise en
place et en forme des ouvrages linéaires en béton de ciment dont il est
question dans ce document. Elle comporte en général (de l’avant vers l’arrière),
un dispositif de préréglage du niveau de béton foisonné, un ensemble de
dispositifs vibrants assurant la densification du béton, un coffrage définissant la
forme de l’ouvrage au-dessus de la couche support, un ou des dispositifs de
finition. Le coffrage est souvent constitué de trois parties : la plaque
d’extrusion, plane et horizontale lorsqu’on réalise une chaussée, et un coffrage
latéral de part et d’autre.
Mdf
Signifie Medium Density Fibreboard, c'est-à-dire « panneau de fibres (de bois)
de densité moyenne » en français, par opposition aux panneaux de fibres de
bois durs (type "Isorel" par exemple) dont la densité est élevée (± 1 000 kg/m³)
– source WIKIPEDIA.
Moulage du béton
Action de donner une forme au béton frais en le mettant dans (ou en le faisant
passer au travers) un moule. Généralement cette opération s’accompagne
d’une densification, d’un compactage permettant de donner au béton de
ciment sa densité maximale. Selon les propriétés du béton frais et la complexité
de la forme donnée, cette action peut être immédiatement suivie du
démoulage comme c’est le cas des ouvrages linéaires en béton de ciment dont
il est question dans ce document. Dans la plupart des autres cas, le démoulage
est différé de plusieurs heures à plusieurs jours.
Pervibrateur
Dispositif permettant de pervibrer le béton, c’est-à-dire de le vibrer à l’intérieur
de lui-même : le pervibrateur est un vibreur électrique, hydraulique,
pneumatique ou mécanique, que l’on plonge dans le béton. Appelé
couramment « aiguille vibrante ».
Plate-forme de
chaussée
Surface supérieure du sol support ou éventuellement de la couche de forme sur
laquelle repose la structure de chaussée, homogène en performance.
Poids lourd
Véhicule dont le poids total autorisé en charge (PTAC) est supérieur à 35 kN, tel
que défini dans la norme NF P 98-082.
Produit de cure
Produit qui peut être appliqué sur la surface d’un béton venant d’être mis en
place afin de minimiser les pertes d’eau et dans le cas de produits pigmentés,
pour refléter la chaleur minimisant l’augmentation de température du béton.
Produit de garnissage
Produit coulé à chaud ou à froid, mono ou bi composant, qui assure
l’étanchéité des joints. En France, ces produits doivent être conformes aux
normes NF EN 14188-1 produit de colmatage à chaud, et NF EN 14188-2
produit de colmatage à froid, ainsi que les produits préformés selon la norme
NF EN 14188-3.
Punch-out
Type de dégradation sous trafic des revêtements en béton armé continu (BAC) :
entre deux fissures très rapprochées et près du bord supportant les charges
lourdes, un morceau de revêtement qui peut atteindre la taille d’une bordure
de trottoir préfabriquée, est expulsé par les poids lourds. Ces dégradations sont
normalement rares lorsque le revêtement est correctement dimensionné :
épaisseur, résistance du béton, taux d’armature, etc. Adapté au trafic réel.
86
PVC
Abréviation désignant une matière plastique, le chlorure de polyvinyle. Les
tuyaux et les films en plastiques sont en PVC ou en polyéthylène le plus souvent.
D’après Wiktionnaire : http://fr.wiktionary.org/wiki/PVC.
Sable
Partie des agrégats ayant la plus petite dimension granulaire.
Structure de chaussée
Ensemble de couches superposées de matériaux reposant sur la plate-forme
support de chaussée, destinées à répartir sans dommage sur le sol naturel les
efforts dus à la circulation des véhicules.
Surlargeur
Partie latérale de la chaussée hors circulation.
Trafic
Nombre de passages de véhicules dans une période déterminée (pour une voie
de circulation ou l’ensemble de la route, suivant la largeur de la voie).
Trafic Poids lourd
journalier moyen
Ensemble du trafic poids lourds compté, moyenné sur la période de comptage
exprimé en trafic moyen journalier annuel (TMJA), pour la voie la plus chargée.
Vibration
Sous l’effet de la vibration le béton frais (moins de 3 ou 4 h après introduction
de l’eau, à 20°C et sans adjuvant) passe de l’état de pseudo liquide pâteux à
celui de liquide dense assez fluide. C’est cette propriété qui est utilisée pour
« couler » le béton dans un coffrage parfois de forme complexe et comportant
des armatures métalliques. C’est la raison pour laquelle presque tous les
procédés ou les machines de mise en œuvre du béton de ciment comportent
une étape ou une zone de vibration qui assure la densification du béton frais
livré « foisonné ».
87
INDEX
…………...
amorce de fissuration ....................................................................14, 17, 21, 25, 31, 60, 66, 67, 70
armatures ...................................................................................................35, 41, 51, 55, 56, 61, 83
béton armé continu (BAC) ...................................................................13, 27, 60, 61, 64, 71, 83, 86
béton de ciment ................................... 13, 19, 54, 57, 58, 59, 60, 64, 66, 67, 68, 74, 82, 84, 86, 87
calepinage .......................................................................... 11, 12, 16, 18, 21, 23, 40, 43, 47, 52, 83
discontinuités ........................................................................................................ 10, 22, 23, 60, 68
émergence ........................................................................................................................ 12, 40, 63
joint ..................................................................................................................21, 69, 70, 71, 73, 75
joint avec goujon ............................................................................................................... 13, 15, 77
joint de construction ................................................................................................... 31, 33, 46, 71
joint sans goujon ................................................................................................... 13, 14, 44, 45, 69
laitance .............................................................................................................................. 14, 24, 30
machine à coffrage glissant (MCG) ............................................................................. 15, 31, 71, 86
pervibrateur .................................................................................................................................. 29
primaire d’accrochage ............................................................................................................ 14, 24
produit d’étanchéité ......................................................................................................... 14, 21, 67
produit de cure ..................................................................................................... 25, 28, 31, 37, 86
produit de garnissage.............................................................................................................. 14, 24
punch-out ...................................................................................................................................... 54
retrait ... 12, 13, 14, 15, 16, 18, 21, 22, 23, 28, 46, 57, 58, 61, 69, 70, 71, 72, 73, 75, 76, 77, 83, 84
sciage....................................................................................................14, 15, 17, 24, 26, 55, 56, 67
surlargeur ...................................................................................................................................... 44
trafic poids lourds ............................................................................................................. 13, 84, 87
transfert de charge ....................................................................................................................... 69
vibration ........................................................................................................................................ 15
88
Collection SPECBEA
Publié par :
SPECBEA
9, rue de Berri 75008 Paris (France)
www.specbea.com ‐ [email protected]
Illustrations & photos :
Crédit photos
CIMbéton,
EIFFAGE TRAVAUX PUBLICS – AER
EUROVIA
EXEDRA
PROVENCE-IMPRESSIONS
REB42 (Port de Yangshan, p 54)
SOCOTRAS
STAC – DGAC
François DE LARRARD
et les auteurs.
Réalisation :
SPECBEA
www.specbea.com – [email protected]
Conception :
CORSAIRE Production / C‐PROD (France)
www.c‐prod.fr ‐ contact@c‐prod.fr
Diffusion gratuite, mise en ligne le 15 avril 2015
Dépôt légal : 2ème trimestre 2015
À l’exclusion des illustrations, la reproduction totale ou partielle des informations contenues dans ce fascicule
est libre de tous droits, sous réserve de l’accord de la rédaction et de la mention d’origine.
©2015 SPECBEA
Guide pratique
pour revêtements et ouvrages linéaires en béton de ciment
RÉSUMÉ
Ce guide regroupe les informations à la fois pratiques et scientifiques sur le besoin, la conception et le
dimensionnement, la réalisation, le matériel et les matériaux des joints des chaussées et plus généralement
des ouvrages linéaires en béton de ciment.
Il s’adresse tout particulièrement aux entreprises, aux bureaux d’études, à la maîtrise d’œuvre et à la maîtrise
d’ouvrage.
L’ouvrage « Les joints : règles de l’art et dispositions constructives », rappelle :
• les différents types d’ouvrages concernés,
• les différents types de chaussées en béton de ciment et leurs utilisations principales,
• les différentes sollicitations de ces ouvrages.
Il traite notamment de la nécessité de localiser les discontinuités induites par les retraits du béton, de la
nécessité des joints de construction, de l’éventualité de joints dans les fondations de chaussées en béton, et
de la conception et de l’exécution des joints et autres discontinuités des chaussées en béton à destination
routière, aéroportuaire, zone de manutention et stockage portuaire, voie de tramway, et plus généralement
tout ouvrage en béton linéaire coulé en place.
Enfin, cet ouvrage propose des solutions techniques pouvant être transposées en prescriptions contractuelles
dans le cadre de consultations des entreprises ou des réponses de celles-ci.
Practical guide
Joints, best practices and structural arrangements
for pavements and linear works in cement concrete
SUMMARY
The present guide gathers altogether the practical and scientific information about the requirements, the
design and dimensioning, the realization, the equipment and material for the pavement joints and more
generally for the linear works in cement concrete.
It is particularly aimed at construction firms, design departments, project managers and owners.
The book “Joints: best practices and structural arrangements” recaps :
• the various types of works involved,
• the various types of cement concrete pavements and their main use cases,
• the various stresses of these works.
It deals especially with the need to localize the discontinuities induced by withdrawals of concrete, the need for
joints, the eventuality of joints in the foundations of concrete roadways, and of the design and realization of
joints and other discontinuities of concrete pavements for roads, airport tracks, handling and storage port
areas, tramway tracks and more generally to any linear cast-in-place concrete work.
Finally, this book proposes some technical solutions that can be transposed into contractual prescriptions in
the scope of requests for proposals to enterprises or for responding those.
Syndicat de spécialité de la FNTP

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